Само по себе понятие локальной сети означает объединение нескольких компьютеров или компьютерных устройств в единую систему для обмена информацией между ними, а так же совместного использования их вычислительных ресурсов и периферийного оборудования. Таким образом, локальные сети позволяют:

Обмениваться данными (фильмами, музыкой, программами, играми и прочим) между членами сети. При этом для просмотра фильмов или прослушивания музыки совершенно не обязательно записывать их к себе на жесткий диск. Скорости современных сетей позволяют это делать прямо с удаленного компьютера или мультимедийного устройства.

Подключать одновременно сразу несколько устройств к глобальной сети Интернет через один канал доступа. Наверное, это одна из самых востребованных функций локальных сетей, ведь в наши дни список оборудования, в котором может использоваться соединение с всемирной паутиной, очень велик. Помимо всевозможной компьютерной техники и мобильных устройств, теперь полноправными участниками сети стали телевизоры, DVD/Blu-Ray проигрыватели, мультимедиа плееры и даже всевозможная бытовая техника, начиная от холодильников и заканчивая кофеварками.

Совместно использовать компьютерное периферийное оборудование, такое как принтеры, МФУ, сканеры и сетевые хранилища данных (NAS).

Совместно использовать вычислительные мощности компьютеров участников сети.При работе с программами, требующих сложных вычислений, например как 3D-визуализация, для увеличения производительности и ускорения обработки данных, можно задействовать свободные ресурсы других компьютеров состоящих в сети. Таким образом, имея несколько слабых машин объединённых в локальную сеть, можно использовать их суммарную производительность для выполнения ресурсоемких задач.

Как видите, создание локальной сети даже в рамках одной квартиры, может принести немало пользы. Тем боле, что наличие дома сразу нескольких устройств, требующих подключения к интернету, уже давно не редкость и объединение их в общую сеть, является актуальной задачей для большинства пользователей.

Основные принципы построения локальной сети

Чаще всего в локальных сетях используются два основных типа передачи данных между компьютерами – по проводам, такие сети называются кабельными и используют технологию Ethernet, а так же с помощью радиосигнала по беспроводным сетям, построенных на базе стандарта IEEE 802.11, который более известен пользователям под названием Wi-Fi.

На сегодняшний день проводные сети до сих пор обеспечивают самую высокую пропускную способность, позволяя пользователям обмениваться информацией со скоростью до 100 Мбит/c (12 Мб/c) или до 1 Гбит/с (128 Мб/с) в зависимости от используемого оборудования (Fast Ethernet или Gigabit Ethernet). И хотя современные беспроводные технологии чисто теоретически тоже могут обеспечить передачу данных до 1.3 Гбит/c (стандарт Wi-Fi 802.11ac), на практике эта цифра выглядит гораздо скромнее и в большинстве случаев не превышает величину 150 – 300 Мбит/с. Виной тому служит дороговизна высокоскоростного Wi-Fi оборудования и низкий уровень его использования в нынешних мобильных устройствах.

Как правило, все современные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей (рабочие станции), оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства, в качестве которых могут выступать: маршрутизаторы (роутеры), коммутаторы (хабы или свитчи), точки доступа или модемы. Более подробно об их отличиях и назначениях мы поговорим ниже, а сейчас просто знайте, что без этих электронных коробочек, объединить сразу несколько компьютеров в одну систему не получится. Максимум чего можно добиться, это создать мини-сеть из двух ПК, соединив их, друг с другом.

Не нужно забывать, что локальная сеть — это «изделие» с индивидуальными решениями для каждого конкретного случая, которое не терпит непродуманного подхода. Именно поэтому, как любое качественное изделие, локальная сеть должна строиться профессионалами . Давайте далее рассмотрим, что нам нужно знать для проведения качественного монтажа.

В самом начале необходимо определить основные требования к вашей будущей сети и ее масштаб. Ведь от количества устройств, их физического размещения и возможных способов подключения, напрямую будет зависеть выбор необходимого оборудования. Чаще всего домашняя локальная сеть является комбинированной и в ее состав может входить сразу несколько типов коммутационных устройств. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через Wi-Fi.

Для примера рассмотрим схему одного из возможных вариантов домашней локальной сети. В нем будут участвовать электронные устройства, предназначенные для различных целей и задач, а так же использующих разный тип подключения.

Как видно из рисунка, в единую сеть могут объединяться сразу несколько настольных компьютеров, ноутбуков, смартфонов, телевизионных приставок (IPTV), планшетов и медиаплееров и прочих устройств. Теперь давайте разбираться, какое же оборудование вам понадобится, для построения собственной сети.

Сетевая карта

Сетевая плата является устройством, позволяющим компьютерам связываться друг с другом и обмениваться данными в сети. Все сетевые адаптеры по типу можно разделить на две большие группы – проводные и беспроводные.

Проводные сетевые платы позволяют подключать электронные устройства к сети с использованием технологии Ethernet при помощи кабеля, а в беспроводных сетевых адаптерах используется радио технология Wi-Fi.

Как правило, все современные настольные компьютеры уже оснащены встроенными в материнскую плату сетевыми картами Ethernet, а все мобильные устройства (смартфоны, планшеты) — сетевыми адаптерами Wi-Fi. При этом ноутбуки и ультрабуки в большинстве своем оснащаются обоими сетевыми интерфейсами сразу.

Несмотря на то, что в подавляющем большинстве случаев, компьютерные устройства имеют встроенные сетевые интерфейсы, иногда возникает необходимость в приобретении дополнительных плат, например, для оснащения системного блока беспроводным модулем связи Wi-Fi.

По своей конструктивной реализации отдельные сетевые карты делятся на две группы – внутренние и внешние. Внутренние карты предназначены для установки в настольные компьютеры с помощью интерфейсов и соответствующих им разъемов PCI и PCIe. Внешние платы подключаются через разъемы USB или устаревающие PCMCIA (только ноутбуки).

Маршрутизатор (Роутер)

Основным и самым главным компонентом домашней локальной сети является роутер или маршрутизатор – специальная коробочка, которая позволяет объединять несколько электронных устройств в единую сеть и подключать их к Интернету через один единственный канал, предоставляемый вам провайдером.

Роутер – это многофункциональное устройство или даже миникомпьютер со своей встроенной операционной системой, имеющий не менее двух сетевых интерфейсов. Первый из них — LAN (Local Area Network) или ЛВС (Локальная Вычислительная Сеть) служит для создания внутренней (домашней) сети, которая состоит из ваших компьютерных устройств. Второй – WAN (Wide Area Network) или ГВС (Глобальная Вычислительная Сеть) служит для подключения локальной сети (LAN) к другим сетям и всемирной глобальной паутине — Интернету.

Основным назначением устройств подобного типа является определение путей следования (составление маршрутов) пакетов с данными, которые пользователь посылает в другие, более крупные сети или запрашивает из них. Именно с помощью маршрутизаторов, огромные сети разбиваются на множество логических сегментов (подсети), одним из которых является домашняя локальная сеть. Таким образом, в домашних условиях основной функцией роутера можно назвать организацию перехода информации из локальной сети в глобальную, и обратно.

Еще одна важная задача маршрутизатора – ограничить доступ к вашей домашней сети из всемирной паутины. Наверняка вы вряд будете довольны, если любой желающий сможет подключаться к вашим компьютерам и брать или удалять из них все что ему заблагорассудится.

Что бы этого не происходило, поток данных, предназначенный для устройств, относящихся к определенной подсети, не должен выходить за ее пределы. Поэтому, маршрутизатор из общего внутреннего трафика, создаваемого участниками локальной сети, выделяет и направляет в глобальную сеть только ту информацию, которая предназначена для других внешних подсетей. Таким образом, обеспечивается безопасность внутренних данных и сберегается общая пропускная способность сети.

Главный механизм, который позволяет роутеру ограничить или предотвратить обращение из общей сети (снаружи) к устройствам в вашей локальной сети получил название NAT (Network Address Translation). Он же обеспечивает всем пользователям домашней сети доступ к Интернету, благодаря преобразованию несколько внутренних адресов устройств в один публичный внешний адрес, который предоставляет вам поставщик услуг интернета. Все это дает возможность компьютерам домашней сети спокойно обмениваться информацией между собой и получать ее из других сетей. В то же время, данные хранящиеся в них остаются недоступными для внешних пользователей, хотя в любой момент доступ к ним может быть предоставлен по вашему желанию.

В общем, маршрутизаторы можно разделить на две большие группы — проводные и беспроводные. Уже по названиям видно, что к первым все устройства подключаются только с помощью кабелей, а ко вторым, как с помощью проводов, так и без них с использованием технологии Wi-Fi. Поэтому, в домашних условиях, чаще всего используются именно беспроводные маршрутизаторы, позволяющие обеспечивать интернетом и объединять в сеть компьютерное оборудование, использующее различные технологии связи.

Для подключения компьютерных устройств с помощью кабелей, роутер имеет специальные гнезда, называемые портами. В большинстве случаев на маршрутизаторе имеется четыре порта LAN для подсоединения ваших устройств и один WAN-порт для подключения кабеля провайдера.

Во многих случаях, роутер может оказаться единственным компонентом, необходимым для построения собственной локальной сети, так как в остальных попросту не будет нужды. Как мы уже говорили, даже самый простой маршрутизатор позволяет при помощи проводов подключить до четырех компьютерных устройств. Ну а количество оборудования, получающего одновременный доступ к сети с помощью технологии Wi-Fi, может и вовсе исчисляться десятками, а то и сотнями.

Если все же в какой-то момент количества LAN-портов роутера перестанет хватать, то для расширения кабельной сети к маршрутизатору можно подсоединить один или несколько коммутаторов (речь о них пойдет ниже), выполняющих функции разветвителей.

Модем

В современных компьютерных сетях модемом называют устройство обеспечивающее выход в интернет или доступ к другим сетям через обычные проводные телефонные линии (класс xDSL) или с помощью беспроводных мобильных технологий (класс 3G).

Условно модемы можно разделить на две группы. К первой относятся те, которые соединяются с компьютером через интерфейс USB и обеспечивают выходом в сеть только один конкретный ПК, к которому непосредственно происходит подключение модема. Во второй группе для соединения с компьютером используется уже знакомые нам LAN и/или Wi-Fi интерфейсы. Их наличие говорит о том, что модем имеет встроенный маршрутизатор. Такие устройства часто называют комбинированными, и именно их следует использовать для построения локальной сети.

При выборе DSL-оборудования пользователи могут столкнуться с определенными трудностями, вызванными путаницей в его названиях. Дело в том, что зачастую в ассортименте компьютерных магазинов, соседствуют сразу два очень похожих класса устройств: модемы со встроенными роутерами и роутеры со встроенными модемами. В чем же у них разница?

Каких-либо ключевых отличий эти две группы устройств практически не имеют. Сами производители позиционируют маршрутизатор со встроенным модемом как более продвинутый вариант, наделенный большим количеством дополнительных функций и обладающий улучшенной производительностью. Но если вас интересуют только базовые возможности, например, такие как, подключение к интернету всех компьютеров домашней сети, то особой разницы между модемами-маршрутизаторами и маршрутизаторами где, в качестве внешнего сетевого интерфейса используется DSL-модем, нет.

Итак, подытожим, современный модем, с помощью которого можно построить локальную сеть – это, по сути, маршрутизатор, у которого в качестве внешнего сетевого интерфейса выступает xDSL или 3G-модем.

Коммутатор

Коммутатор или свитч (switch) служит для соединения между собой различных узлов компьютерной сети и обмена данными между ними по кабелям.

В роли этих узлов могут выступать как отдельные устройства, например настольный ПК, так уже и объединенные в самостоятельный сегмент сети целые группы устройств. В отличие от роутера, коммутатор имеет только один сетевой интерфейс – LAN и используется в домашних условиях в качестве вспомогательного устройства преимущественно для масштабирования локальных сетей.

Для подключения компьютеров с помощью проводов, как и маршрутизаторы, коммутаторы так же имеют специальные гнезда-порты. В моделях, ориентированных на домашнее использование, обычно их количество равняется пяти или восьми. Если в какой-то момент для подключения всех устройств количества портов коммутатора перестанет хватать, к нему можно подсоединить еще один свитч. Таким образом, можно расширять домашнюю сеть сколько угодно.

Коммутаторы разделяют на две группы: управляемые и неуправляемые. Первые, что следует из названия, могут управляться из сети с помощью специального программного обеспечения. Имея продвинутые функциональные возможности, они дороги и не используются в домашних условиях. Неуправляемые свитчи распределяют трафик и регулируют скорость обмена данными между всеми клиентами сети в автоматическом режиме. Именно эти устройства являются идеальными решениями для построения малых и средних локальных сетей, где количество участников обмена информацией невелико.

В зависимости от модели, коммутаторы могут обеспечить максимальную скорость передачи данных равную либо 100 Мбит/с (Fast Ethernet), либо 1000 Мбит/c (Gigabit Ethernet). Гигабитные свитчи лучше использовать для построения домашних сетей, в которых планируется часто передавать файлы большого размера между локальными устройствами.

Беспроводная точка доступа

Для обеспечения беспроводного доступа к интернету или ресурсам локальной сети, помимо беспроводного маршрутизатора можно использовать и другое устройство, называемое беспроводной точкой доступа.

В отличие от роутера, данная станция не имеет внешнего сетевого интерфейса WAN и оснащается в большинстве случаев только одним портом LAN для подключения к роутеру или коммутатору. Таким образом, точка доступа вам понадобится в том случае, если в вашей локальной сети используется обычный маршрутизатор или модем без поддержки Wi-Fi.

Использование же дополнительных точек доступа в сети с беспроводным маршрутизатором может быть оправдано в тех случаях, когда требуется большая зона покрытия Wi-Fi. Например, мощности сигнала одного лишь беспроводного роутера может не хватить, что бы покрыть полностью всю площадь в крупном офисе или многоэтажном загородном доме.

Так же точки доступа можно использовать для организации беспроводных мостов, позволяющих соединять между собой с помощью радиосигнала отдельные устройства, сегменты сети или целые сети в тех местах, где прокладка кабелей нежелательна или затруднительна.

Сетевой кабель, коннекторы, розетки

Несмотря на бурное развитие беспроводных технологий, до сих пор многие локальные сети строятся с помощью проводов. Такие системы имеют высокую надежность, отличную пропускную способность и сводят к минимуму возможность несанкционированного подключения к вашей сети извне.

Для создания проводной локальной сети в домашних и офисных условиях используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой «витой паре» (TP- Twisted Pair) – кабелю, состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов.

При построении компьютерных сетей используется преимущественно неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам и так далее) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название — 8P8C).

В зависимости от вашего желания, вы можете, либо купить в любом компьютерном магазине уже готовые (с обжатыми разъемами) сетевые кабели определённой длинны, называемые «патч-кордами», либо по отдельности приобрести витую пару и разъемы, а затем самостоятельно изготовить кабели необходимого размера в нужном количестве.

Используя кабели для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток.

В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре квартиры, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45.

Помимо прямого назначения, удлинители удобно применять в тех случаях, когда конец кабеля заканчивается не одним разъемом, а двумя. Такой вариант возможен при построении сетей с пропускной способностью 100 Мбит/c, где для передачи сигнала достаточно использования только двух пар проводов.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Более подробно об обжимке витой пары, подключения розеток и характеристиках сетевых кабелей читайте в специальном материале.

Топология сети

Теперь, когда мы познакомились с основными компонентами локальной сети, пришло время поговорить о топологии. Если говорить простым языком, то сетевая топология – это схема, описывающая месторасположения и способы подключения сетевых устройств.

Существует три основных вида топологии сети: Шина, Кольцо и Звезда. При шинной топологии все компьютеры сети подключаются к одному общему кабелю. Для объединения ПК в единую сеть с помощью топологии «Кольцо», осуществляется их последовательное соединение между собой, при этом последний компьютер подключается к первому. При топологии «Звезда» каждое устройство подсоединяется к сети через специальный концентратор с помощью отдельного кабеля.

Наверное, внимательный читатель уже догадался, что для построения домашней или небольшой офисной сети преимущественно используется топология «Звезда», где в качестве устройств-концентраторов используются маршрутизаторы и коммутаторы.

Создание сети с применением топологии «Звезда» не требует глубоких технических знаний и больших финансовых вливаний. Например, с помощью коммутатора, стоимостью 250 рублей можно за несколько минут объединить в сеть 5 компьютеров, а при помощи маршрутизатора за пару тысяч рублей и вовсе построить домашнюю сеть, обеспечив несколько десятков устройств доступом к интернету и локальным ресурсам.

Еще одними несомненными преимуществами данной топологии являются хорошая расширяемость и простота модернизации. Так, ветвление и масштабирование сети достигается путем простого добавления дополнительных концентраторов с необходимыми функциональными возможностями. Так же в любой момент можно изменять физическое месторасположение сетевых устройств или менять их местами, чтобы добиться более практичного использования оборудования и уменьшить количество, а так же длину соединительных проводов.

Несмотря на то, что топология «Звезда» позволяет достаточно быстро изменять сетевую структуру, расположения маршрутизатора, коммутаторов и других необходимых элементов необходимо продумать заранее, сообразуясь с планировкой помещения, количеством объединяемых устройств и способами их подключения к сети. Это позволит минимизировать риски, связанные с покупкой неподходящего или избыточного оборудования и оптимизировать сумму ваших финансовых затрат.

Заключение

В этом материале мы рассмотрели общие принципы построения локальных сетей, основное оборудование, которое при этом используется и его назначение. Теперь вы знаете, что главный элементом практически любой домашней сети является маршрутизатор, который позволяет объединять в сеть множество устройств, использующих как проводные (Ethernet), так и беспроводные (Wi-Fi) технологии, при этом обеспечивая всем им подключение к интернету через один единственный канал.

В качестве вспомогательного оборудования для расширения точек подключения к локальной сети с помощью кабелей, используются коммутаторы, по сути, являющиеся разветвителями. Для организации же беспроводных соединений служат точки доступа, позволяющие с помощью технологии Wi-Fi не только подключать без проводов к сети всевозможные устройства, но и режиме «моста» соединять между собой целые сегменты локальной сети.

Что бы точно понимать, сколько и какого оборудования вам необходимо будет приобрести для создания будущей домашней сети, обязательно сначала составьте ее топологию. Нарисуйте схему расположения всех устройств-участников сети, которым потребуется кабельное подключение. В зависимости от этого выберите оптимальную точку размещения маршрутизатора и при необходимости, дополнительных коммутаторов. Каких-либо единых правил здесь нет, так как физическое расположение роутера и свитчей зависит от многих факторов: количества и типа устройств, а так же задач, которые на них будут возложены; планировки и размера помещения; требований к эстетичности вида коммутационных узлов; возможностей прокладки кабелей и прочих.

Итак, как только у вас появится подробный план вашей будущей сети, можно начинать переходить к подбору и покупке необходимого оборудования, его монтажу и настройке. Но на эти темы мы поговорим уже в наших следующих материалах.

В связи с большой площадью территории, большим количеством зданий, цехов, подразделений и пользователей (около 1500 пользователей) для повышения производительности, отказоустойчивости сети необходимо разделить ее на логически независимые объекты, которые будут объединены между собой узловыми сетевыми устройствами. В тоже время разделение большой сети на более мелкие обеспечит возможность более простого ее администрирования. Таким образом, топология ЛВС предприятия будет выполнена в виде иерархической звезды. В качестве технологии канального уровня будет использоваться семейство высокоскоростных версий Ethernet.

Для обеспечения разделения ответственности между коммутаторами будет использована типовая архитектура, состоящая из: коммутаторов уровня ядра сети, коммутаторов уровня распределения и уровня доступа. От коммутаторов, установленных на уровне ядра сети, требуется высокая производительность и отказоустойчивость. Так как именно от них будет зависеть работоспособность всей сети. Коммутаторы распределения будут расположены по территории предприятия, ближе к группам коммутаторов доступа, к которым уже и подключаются конечные пользователи ресурсов ЛВС. Непосредственно к коммутатору ядра сети подключаются коммутаторы серверных шкафов, которые обслуживают, так называемые SAN (Storage area network), локальные сети внутри серверных шкафов.

Предприятие разделено на 5 зон, каждая из которых будут обслуживаться от своего коммутатора уровня распределения. Зоны выбраны в зависимости от месторасположения и количества пользователей. Схема ЛВС предприятия отображена на рисунке 2.

Логически такая крупная сеть должна быть разделена на несколько сетей более мелкого размера. При такой реализации подходе повысится производительность сети, так как широковещательный и другой «сорный трафик» не будет распространяться по все сети, занимая пропускную способность сети. В случае возникновения сбоев в работе сети, таких как широковещательных шторм, из строя выйдет только небольшой логический фрагмент сети, проблему в котором можно будет выявить и исправить значительно быстрее. То есть в таком случае обеспечивается удобство администрирования сети. При проведении каких-либо работ по перестройки сети, можно будет это делать по частям, что упрощает работу сетевых администраторов и позволяет вывести из эксплуатации небольшое количество пользователей на время проведения работ.

Рисунок 2 - Топология ЛВС предприятия

Для разделения сети на будет использована технология virtual local area network (VLAN). На каждое подразделение, а иногда на группу более мелких подразделений, будет организована своя виртуальная сеть. Так же будут созданы несколько vlan-ов для соединения коммутаторов ядра сети и уровня распределения. В каждой такой сети будет использованы уникальные сетевые адреса. Виртуальные сети для размещения подразделений в свои уникальные vlanы будут использоваться порты коммутаторов уровней ядра и распределения. Это будет сделано в ходе конфигурирования активных сетевых устройств.

Как видно из схемы для связи коммутаторов ядра и распределения будут использоваться несколько логических каналов. Будет реализована топология ядра сети «звезда + кольцо». От коммутатора ядра звездой расходятся каналы до коммутаторов распределения, они выделены на схеме голубым цветом. Таким образом получается «звезда». Эти каналы будут выделены в отдельный vlan, который будет использоваться только для связи магистральных коммутаторов.

Желтым цветом выделены каналы, которые будут связывать магистральные коммутаторы в «кольцо». Ранее было недопустимо создание петель в сетях Ethernet. Но требования к надежности сети привели к тому что стали разрабатываться технологии, способные поддерживать избыточные связи в сети, для резервирования каналов. Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) одна из технологий которые позволяют организовывать отказоустойчивые топологии сети. Выбрана была она, а не Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), за быстрое время восстановления работоспособности сети в случае выхода одного из каналов из строя. Для протокола RSTP время сходимости составляет менее 10 секунд, в то время как для ERPS - менее 50 миллисекунд. Это так же будет отдельный vlan, используемый только магистральными коммутаторами.

Для объединения всех виртуальных сетей и нахождения маршрутов между ними будет использована динамическая маршрутизация. А именно протокол Open Shortest Path First version 2 (OSPFv2). Каждый из магистральных коммутаторов будет иметь возможность работы на 3 уровне модели OSI, то есть будет являться коммутатором уровня L3. В домене протокола OSPF будет выделена одна магистральная зона - backbone. В ней будут находиться только маршрутизаторы (встроенные в коммутаторы L3), которые будут обмениваться между собой сведениями о подключенных к ним виртуальным сетям. В этом протоколе необходимо выделение корня домена OSPF - Designated root (DR), и необходимо наличие резервного корня - Backup designated root (BDR). В качестве DR будет использоваться коммутатор уровня ядра, в качестве BDR - один из коммутаторов уровня распределения.

Каждый коммутатор уровня доступа пользователей будет использоваться в своем конкретном vlanе, выделенном для него на коммутаторе уровня распределения. В некоторых случаях такие коммутаторы могут быть использованы для подключения к ним коммутаторов на меньшие количества портов, но для логики работы сети это не имеет значения.

Таким образом организуется производительная, отказоустойчивая и легко масштабируемая архитектура локальной вычислительной сети.

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.

Введение

Объектом прохождении преддипломной практики является учебное заведение МБОУ СОШ д.Новая Деревня.

Целью преддипломной практики является создание информационной системы (ИС) школы.

Информационная система представляет собой локальную вычислительную сеть для школы. Основное ее назначение – связь компьютеров школы между собой в локальную сеть с последующим доступом в Интернет.

Локальная сеть будет создана для совместного использования периферийного оборудования, информационных ресурсов. Доступ в Интернет необходим для связи школы с другими организациями (например, ГорУО), а также для доступа школьников и учителей к информационным ресурсам сети Интернет. Помимо решения базовых вопросов проектирования ИС, в проектируемом здании будут внедрены системы электронных проходных (СЭП), единая информационная система (ЕИС) и система видеонаблюдения (СВН).

Проектируемая локальная сеть (ЛВС) должна отвечать самым современным требованиям к сетям учебных заведений, обеспечивать надежное централизованное хранение и защиту данных, передавать данные с высокой скоростью и связываться с другими учебными заведениями. Кроме того, дальнейшее расширение сети не должно быть связано с высокими затратами. При дальнейшем приобретении школой ПЭВМ сеть должна позволить простое расширение. Также необходимо максимально использовать имеющееся программное и аппаратное обеспечение.

Цель: получить практические навыки проектирования сетей. Научиться выбирать сетевые технологии и компоненты и уметь обосновывать свой выбор. Спроектировать информационную систему школы.

Спроектировать ЛВС;

Внедрить системы СЭП, ЕИС, СВН;

Организовать выход в Internet;

Обеспечить использования периферийных устройств;

Подобрать необходимое ПО;

Протестировать ИС.

1 Схема локальной вычислительной сети

При проектировании будет применяться топология «звезда». Иерархическая звезда состоит из главного коммутатора, к которому подсоединены рабочие станции. Топология «звезда» имеет ряд преимуществ:

– недорогой кабель и быстрая установка;

– легкое объединение рабочих групп;

– простое расширение сети.

Преимуществом такой топологии является также возможность простого исключения неисправного узла. Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к коммутатору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Для школы выбрана клиент-серверная архитектура. При этом я руководствовался следующими причинами:

– количество пользователей превышает десяти;

– требуется централизованное управление ресурсами или резервное копирование;

– необходим специализированный сервер;

– нужен доступ к глобальной сети;

– требуется разделять ресурсы на уровне пользователей;

– обеспечивает централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование.

Архитектура клиент – сервер – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Данная архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов. Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, предоставившему это задание.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

− обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

− позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

− обеспечивают эффективный доступ к сетевым ресурсам;

− предоставляют доступ ко всем сетевым ресурсам, на основе учетной записи пользователя.

На рисунке 1 представлена проектируемая схема ИС школы.

2 Моделирование локальной вычислительной сети

3 Информационная система

3.1 Система электронных проходных (сэп)

Современная школа помимо организации учебного процесса должна обеспечивать безопасность учащихся в школе и оперативно информировать родителей о возникающих проблемах. СЭП специально создана для учебных заведений, не только предотвращает проникновение посторонних, но и с помощью SMS-сообщений уведомляет родителей о времени прихода ребенка в школу и ухода из нее. Контроль прогулов и опозданий учащихся способствует улучшению посещаемости и, как следствие, росту качества знаний. Уверенность родителей в безопасности ребенка в школе и рост показателей качества знаний повышают рейтинг учебного заведения. Для внедрения СЭП, закупался комплект электронных проходных. В комплект входило:

Ip турникет;

Базовое программное обеспечение;

Пульт дистанционного управления;

Бесконтактные карты доступа.

Принцип работы СЭП, представляется в таблице 10.

Таблица 10 – Принцип работы

Продолжение таблицы 10

Продолжение таблицы 10

Структурированная кабельная система – это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Структурированная кабельная система представляет своего рода «конструктор», с помощью которого проектировщик сети строит нужную ему конфигурацию из стандартных кабелей, соединенных стандартными разъемами и коммутируемых на стандартных кроссовых панелях. При необходимости конфигурацию связей можно легко изменить – добавить компьютер, сегмент, коммутатор, изъять ненужное оборудование, а также поменять соединения между компьютерами и коммутаторами.

При построении структурированной кабельной системы подразумевается, что каждое рабочее место на предприятии должно быть оснащено розетками для подключения телефона и компьютера, даже если в этот момент этого не нужно. То есть хорошая структурированная кабельная система строится избыточной. В будущем это может сэкономить средства, так как изменения в подключении новых устройств можно производить за счет перекоммутации уже проложенных кабелей.

Согласно заданию структурная схема расположения зданий, в каждом из которых находится своя подсеть, представлена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 – Структурная схема расположения зданий

Структурная схема подсетей каждого из зданий представлена на рис. 2.2 – 2.3. Так как 5-ти этажных зданий два, и они имеют одинаковое количество коммутационного оборудования и ПК, то их структурные схемы идентичны.

Рисунок 2.2 – Структурная схема подсети 5-ти этажного здания

Рисунок 2.3 – Структурная схема подсети 4-х этажного здания

Структурная схема соединения подсетей в одну сеть представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Общая структурная схема сети

В зданиях технология – FastEthernet, между зданиями –FDDI, выход в интернет с каждого здания по радиоканалу.

3 Выбор оборудования и кабеля

3.1 Выбор коммутаторов

Коммутатор (англ. switch) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.

В данном курсовом проекте в каждой комнате зданий располагаются комнатные коммутаторы – коммутаторы рабочих групп, на каждом этаже – этажный коммутатор, объединяющий коммутаторы рабочих групп своего этажа, и корневой коммутатор, находящийся в серверной комнате на первом этаже, к которому подключаются коммутаторы всех этажей.

Коммутационное оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) было выбрано от фирмы производителя Cisco. По данным Dell"Oro Group компания Cisco занимает 60% мирового рынка сетевого оборудования, то есть, больше, чем все остальные конкуренты. У этого производителя имеется наиболее широкая линейка по всем сетевым решениям, широкий спектр технологий, протоколов, идеологий, как стандартных, так и своих собственных, позволяющих расширить возможности сети, широчайшие возможности по поиску неисправностей, встроенные практически во все устройства Cisco.

По оптимальному соотношению цены, производительности и функциональности были выбраны представленные ниже модели коммутаторов, относящиеся к серии Cisco 300, разработанной специально для малых предприятий. Линейка включает в себя целый ряд недорогих управляемых коммутаторов, предоставляющих мощную основу для поддержания корпоративной сети.

Особенности коммутаторов Cisco серии 300

обеспечивают высокую доступность и производительность, необходимую для важнейших бизнес-приложений, одновременно сокращая возможное время простоя.

позволяют контролировать сетевой трафик с применением таких современных функций, как анализ качества обслуживания, статическая маршрутизация третьего уровня, поддержка протокола IPv6.

имеют понятные инструменты с веб-интерфейсом; возможность массового развертывания; сходные функции во всех моделях.

позволяют оптимизировать расход энергии, при этом не оказывая влияния на производительность.

3.1.1 Коммутаторы рабочих групп

Согласно заданию на курсовую работу в 4-х этажном здании в трех комнатах на каждом этаже находится по 35 компьютеров, а в двух 5-ти этажных зданиях в одной комнате на каждом этаже – 31 компьютер, для соединения которых выбирается коммутатор SG300-52, имеющий 48 портов (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Коммутатор рабочей группы SG300-52

Коммутатор SG300-52 (цена: 7522 грн.), фирмы производителя Cisco, оснащен 48 портами 10/100/1000 Мбит/с для сетей Ethernet с автоматическим согласованием скоростей для портов RJ45, что облегчает установку устройства.

Данный коммутатор обеспечивает хорошую производительность и позволяет повысить характеристики рабочей группы и пропускную способность сети и главного узла, гарантируя простоту и гибкость установки и настройки. Благодаря компактному размеру корпуса устройство идеально для размещения на ограниченном пространстве рабочего стола; также устройство может монтироваться в стойку. Динамические светоиндикаторы отображают состояние коммутатора в режиме реального времени и позволяют провести базовую диагностику работы устройства.

Основные технические характеристики коммутатора SG300-52представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики коммутатора SG300-52

Для двух 5-ти этажных зданий, у которых в оставшихся комнатах на каждом этаже находится соответственно по 18 и 25 компьютеров, выбираются для соединения 18 компьютеров – коммутатор на 24 порта – SF300-24P (цена: 4042 грн.), а для соединения 25 компьютеров – два коммутатора, каждый на 16 портов – SG300-20 (цена: 3023 грн.), которые представлены нарис. 3.2. Оставшиеся порты – на резерв.

Рисунок 3.2 – Коммутатор рабочей группы SF300-24P (а) и SG300-20 (б)

Модель SF300-24P представляет собой 24-портовый управляемый коммутатор для сетей. Эти коммутаторы предоставляют все необходимые возможности для работы критически важных бизнес-приложений, защиты конфиденциальной информации и оптимизации полосы пропускания для более эффективной передачи данных в сети. Поддержка plug-and-play и автоматического согласования скоростей позволяют коммутатору автоматически определять тип подключаемого устройства (например, сетевой адаптер Ethernet) и выбирать наиболее подходящую скорость. Для контроля подключения кабеля и стандартной диагностики используются светодиодные индикаторы LED. Коммутатор можно устанавливать на столе или монтировать в стойку.

Коммутатор SG300-20 предназначен для малых рабочих групп и оснащен 18 портами Ethernet 10/100/1000BASE-TX и 2 mini-GBIC. Функционал данных коммутаторов схож с функционалом коммутатора SF300-24P, так как они оба относятся к одной серии Cisco 300.

Основные технические характеристики коммутатора SF300-24P представлены в таблице 3.2, а коммутатора SG300-20 – табл. 3.3.

Таблица 3.2 – Технические характеристики коммутатора SF300-24P

Таблица 3.3 – Технические характеристики коммутатора SF300-20

3.1.2 Коммутаторы этажей

Для соединения коммутаторов рабочих групп используются этажные коммутаторы, в качестве которых выбран коммутатор SRW208G-K9 (цена: 1483 грн.), имеющий 8 портов (рис. 3.3).

Рисунок 3.3 – Этажный коммутатор SRW208G-K9

Коммутатор SRW208G-K9 оборудован 8 RJ45 портами для Fast Ethernet, 1 портом Gigabit Ethernet и двумя портами SFP (mini-GBIC), которые работают в режиме с автоматической настройкой и определением скорости.

Cisco Catalyst 2960 – серия новых интеллектуальных коммутаторов Ethernet с фиксированной конфигурацией. Они обеспечивают потребность в передаче данных со скоростью 100 Мбит/сек и 1 Гбит/сек, позволяют использовать LAN сервисы, например, для сетей передачи данных, построенных в филиалах корпораций. Семейство Catalyst 2960 позволяет обеспечить высокую безопасность данных за счет встроенного NAC, поддержки QoS и высокого уровня устойчивости системы.

Основные особенности:

Высокий уровень безопасности, усовершенствованные списки контроля доступа (ACL);

Организация контроля сети и оптимизация ширины канала с использованием QoS, дифференцированного ограничения скорости и ACL.

Для обеспечения безопасности сети коммутаторы используют широкий спектр методов аутентификации пользователя, технологии шифрации данных и организации разграничения доступа к ресурсам на основании идентификатора пользователя, порта и MAC адресов.

Коммутаторы просты в управлении и конфигурировании

Доступна функция aвтоконфигурации посредством Smart портов для некоторых специализированных приложений.

Основные технические характеристики данного коммутатора, фирмы производителя Cisco, совпадают с характеристиками, представленными в табл. 3.2. для коммутатора той же фирмы.

3.1.3 Корневые коммутаторы

Для соединения этажных коммутаторов используются корневые коммутаторы, в качестве которых в каждом здании был выбран коммутатор – SG300-20, имеющий 16 портов. Данный коммутатор также был выбран и как коммутатор рабочей группы, его описание представлено в п. 3.1.1.

3.2 Выбор маршрутизаторов

Маршрутизатор (роутер) – устройство, имеющиее минимум два сетевых интерфейса и пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

Для соединения зданий в одну сеть используется маршрутизатор, в качестве которого был выбран Cisco 7507 серии 7500 (цена: 121360 грн.), имеющий возможность подсоединения модуля FDDI (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Маршрутизатор Cisco 7507

Данный маршрутизатор был выбран исходя из возможности подсоединения модуля FDDI, оптимальной цены из всей линейки данной серии и того, что модульные маршрутизаторы Cisco серии 7500 являются самыми мощными маршрутизаторами фирмы Cisco. Они удовлетворяют самым высоким требованиям, предъявляемым к современным сетям передачи данных. Гибкая модульная архитектура маршрутизаторов этой серии позволяют использовать их в крупных узлах сети, подбирая оптимальные решения.

Серия Cisco 7500 состоит из трех моделей. Cisco 7505 имеет один процессор маршрутизации и коммутации (RSP1= Route/Switch Processor), один блок питания и четыре слота для интерфейсных процессоров (всего 5 слотов). Cisco 7507 и Cisco 7513 с семью и тринадцатью слотами соответственно, обеспечивают большую пропускную способность и могут быть укомплектованы двумя RSP2 или PSP4 и резервным источником питания. В сочетании с новой, дублированной шиной CyBus, маршрутизаторы Cisco 7507/7513 обладают непревзойденными возможностями в части производительности и надежности. Это достигается благодаря новой, распределенной мультипроцессорной архитектуре, включающей в себя три элемента:

Интегрированный процессор маршрутизации и коммутации (RSP);

Новый многоцелевой (Versatile) интерфейсный процессор (VIP);

Новая высокоскоростная шина Cisco CyBus.

В конфигурации с двумя RSP (интегрированный процессор маршрутизации и коммутации), Cisco 7500 распределяет функции между основным и вспомогательным RSP, увеличивая производительность системы, а в случае отказа одного из процессоров, другой берет на себя все функции.

Маршрутизатор Cisco 7507 является модульным маршрутизатором, предназначен для построения магистралей крупных сетей и работает практически со всеми технологиями локальных и глобальных сетей и со всеми основными сетевыми протоколами.

Серия Cisco 7507 поддерживает очень широкий диапазон соединений, среди которых: Ethernet, Token Ring, FDDI, Serial, HSSI, ATM, Channelized T1, Fractionalized E1 (G.703/G.704), ISDN PRI, Channel Interface for IBM mainframes.

Сетевые интерфейсы располагаются на модульных процессорах, которые обеспечивают прямое соединение между высокоскоростной магистралью Cisco Extended Bus (CxBus) и внешней сетью. Семь разъемов доступны под интерфейсные процессоры в модели Cisco 7507. Возможность "горячей" замены позволяет добавлять, заменять или удалять процессорные модули CxBus без прерывания работы сети. Для хранения информации используется стандартная Flash-память. Все модели поставляются с комплектом для монтажа в стандартную 19" стойку.

Существует такие интерфейсные модули связи:

Ethernet Intelligent Link Interface - 2/4 порта Ethernet с возможностью высокоскоростной фильтрации (29000 п/с), поддержкой алгоритмов Transparent Bridging и Spanning Tree, конфигурирование с помощью системы Optivity;

Token Ring Intelligent Link Interface - 2/4 порта Token Ring 4/16 Мб/с;

FDDI Intelligent Link Interface - 2 порта, поддерживающие два соединения SAS или одно соединение DAS, фильтрация со скоростью до 500000 п/с;

ATM Intelligent Link Interface.

3.3 Выбор кабеля

Кабель – конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключённых в оболочку. Кроме собственно жил и изоляции может содержать экран, силовые элементы и другие конструктивные элементы. Основное назначение – передача высокочастотного сигнала в различных областях техники: для систем кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в дуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (коммутатор-адартер и коммутатор-коммутатор).

По заданию внутри зданий использована технология Fast Ethernet со спецификацией 100Base-TX, в качестве линии связи – неэкранированная витая пара (UTP) 5 категории.

Между зданиями – технология FDDI, в качестве линии связи используется

кабель оптический для наружной прокладки.

Кабель UTP для внутренней прокладки, 2 пары, категория 5, используется в абонентской разводке при предоставлении доступа к услугам сети передачи данных. Для прокладки был выбран кабель фирмы производителя Neomax – NM10000 (рис. 3.4) из-за высокой прочности и долгого срока службы, его характеристики представлены в таблице 3.4.

Рисунок 3.4 – UTP, 2 пары, кат. 5е: 1 - Внешняя оболочка; 2 - Витая пара

Таблица 3.4 – Основные характеристики кабеля UTP, кат.5

3.4 Выбор беспроводного оборудования

Для доступа в интернет каждого из зданий используется радиоканал. В качестве антенны на БПС выбрана направленная антенна Maximus Sector 515812-В (рис. 3.5, а), а на зданиях в качестве точки доступа внешнего исполнения выбрана – WiFi-точка доступа TP-Link TL-WA7510N(рис. 3.5, б). Данное оборудование было выбрано по оптимальному соотношению цена и функциональность.

В качестве диапазона работы был выбран частотный диапазон 5ГГц, так как диапазон 2,4 ГГц является более насыщенным (загруженным) по причине повсеместного распространения беспроводных сетей. На этой частоте работают: старый стандарт 802.11b, недавно ушедший 802.11g и 802.11n. Вне зависимости от того, используете ли вы 802.11b, 802.11g или 802.11n – вы передаете данные по одному и тому же каналу. Еще одним недостатком 2,4 ГГц является наличие «побочных шумов» в беспроводном канале, которые ухудшают проходимость канала, поскольку он разделяет спектр со множеством других нелицензированных устройств – микроволновых печей, мини-мониторов, беспроводных телефонов и др. Также количество используемых радиоканалов в диапазоне 2,4 ГГц ограничено. Диапазон 5 ГГц является менее насыщенным и имеет больше используемых каналов за счет немного более короткой зоны действия.

Рисунок 3.5 – Беспроводное оборудование: а) антенна; б) точка доступа

Модель TL-WA7510N (цена: 529 грн.) представляет собой наружное беспроводное устройство дальнего действия, работает в частотном диапазоне 5 ГГц и осуществляет передачу данных по беспроводному соединению со скоростью до 150 Мбит/с. Устройство имеет антенну с двойной поляризацией и коэффициентом усиления 15 дБи, которая является ключевым элементом для построения соединений Wi-Fi на большие дистанции. Она предназначена для передачи сигнала с углами излучения 60 градусов по горизонтали и 14 градусов по вертикали, увеличивая силу сигнала за счет концентрации излучения в заданном направлении.

Благодаря всепогодному корпусу и температурной устойчивости внутреннего аппаратного обеспечения, точка доступа может функционировать в различных природных условиях, в солнечную или дождливую погоду, при сильном ветре или в снегопад. Встроенная защита от разрядов статического электричества до 15 КВ и защита от молний до 4000 В может предотвратить скачки напряжения в грозу, что гарантирует стабильность работы устройства. Кроме этого устройство имеет терминал заземления для более профессионального уровня защиты для некоторых опытных пользователей.

Устройство может работать не только в режиме точка доступа. Модель TL-WA7510N также поддерживает рабочие режимы маршрутизатор-клиент точки доступа, маршрутизатор-точка доступа, мост, ретранслятор и клиент, что позволяет значительным образом расширить сферу применения устройства, предоставить пользователям как можно более многофункциональный продукт.

Благодаря питанию от инжектора PoE, наружная точка доступа может использовать кабель Ethernet для одновременной передачи данных и электричества где бы не находилась точка доступа на расстояние до 60 метров. Наличие этой функции увеличивает возможные варианты размещения точки доступа, позволяя расположить точку доступа в наиболее подходящем месте для получения лучшего качества сигнала.

Основные характеристики TL-WA7510N представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5 – Характеристики TL-WA7510N

Секторная антенна Maximus Sector 515812-В (цена: 991 грн.) вертикальной поляризации изготовлена в антенном кожухе из УФ-стойкого пластика с литым алюминиевым кронштейном. Высококачественные материалы позволяют применять антенну в тяжёлых погодных условиях. Её можно использовать для базовых станций малых, средних и больших размеров. Антенна выдаёт сильный и стабильный сигнал на средних и больших расстояниях. Основные характеристики представлены в табл. 3.6.

Таблица 3.6 – Технические характеристики Maximus Sector 515812-В