Выбор размера и структуры сети

Под размером сети в данном случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними. Надо четко представлять себе, сколько компьютеров (минимально и максимально) нуждается в подключении к сети. При этом необходимо оставлять возможность для дальнейшего роста количества компьютеров в сети, хотя бы процентов на 20–50.

Требуемая длина линий связи сети также играет не малую роль в проектировании сети. Например, если расстояния очень большие, может понадобиться использование дорогого оборудования. К тому же с увеличением расстояния резко возрастает значимость защиты линий связи от внешних электромагнитных помех.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой. Сеть предприятия может включать в себя рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями.

Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности:

Уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;

Скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

Возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);

Метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);

Разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;

Стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

Еще одна важная задача – это выбор компьютеров . Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются на предприятии, то выделенный сервер желательно приобретать специально для сети.

Выбор сетевых программных средств

При выборе сетевого программного обеспечения (ПО) надо, в первую очередь, учитывать следующие факторы:

Какую сеть поддерживает сетевое ПО: одноранговую, сеть на основе сервера или оба этих типа;

Максимальное количество пользователей (лучше брать с запасом не менее 20%);

Количество серверов и возможные их типы;

Совместимость с разными операционными системами и компьютерами, а также с другими сетевыми средствами;

Уровень производительности программных средств в различных режимах работы;

Степень надежности работы, разрешенные режимы доступа и степень защиты данных;

Какие сетевые службы поддерживаются;

И, возможно, главное – стоимость программного обеспечения, его эксплуатации и модернизации.

Выбирая между продуктами компаний Microsoft и другими сетевыми ОС (например, Novell), необходимо иметь в виду, что традиционно преимуществами сетевых продуктов (например, сетевые ОС NetWare) считаются:

Более совершенная архитектура сетевой ОС;

Универсальность и функциональная полнота программных средств;

Большее быстродействие при данном типе аппаратуры;

Упрощенное администрирование сети;

Значительно более высокая защищенность от вирусов и несанкционированного доступа;

Поддержка различных типов пользователей на разных компьютерных платформах.

Главным преимуществом продуктов Microsoft считается лучшая совместимость с пользователями на базе ОС Microsoft Windows.

Выбор с учетом стоимости различных средств для построения компьютерной сети. Проектирование кабельной системы, оптимизация и отладка сети.

Выбор с учетом стоимости

Прежде всего следует определить возможные направления финансовых затрат (к данному этапу проектирования необходимые предпосылки для решения этой задачи уже имеются):

Дополнительные компьютеры и апгрейд существующих компьютеров. Необязательное направление затрат: при достаточном количестве и качестве существующих компьютеров их апгрейд не требуется (или требуется в минимальном объеме – например, для установки более современных сетевых карт); в одноранговой сети не нужен (хотя и желателен) также специальный файл-сервер.

Сетевые аппаратные средства (кабели и все, что необходимо для организации кабельной системы, сетевые принтеры, активные сетевые устройства – повторители, концентраторы, маршрутизаторы и т.д.).

Сетевые программные средства, прежде всего, сетевая ОС на необходимое число рабочих станций (с запасом).

Оплата работы приглашенных специалистов при организации кабельной системы, установке и настройке сетевой ОС, при проведении периодической профилактики и срочного ремонта. Необязательное направление затрат: для небольших сетей со многими из этих работ может и должен справляться штатный сетевой администратор (возможно, с помощью других сотрудников данного предприятия).

Проектирование кабельной системы

При выборе кабеля в первую очередь надо учитывать требуемую длину, а также защищенность от внешних помех и уровень собственных излучений. При большой длине сети и необходимости обеспечить секретность предаваемых данных или высоком уровне помех в помещении незаменим оптоволоконный кабель. Следует отметить, что применение оптоволоконных вместо электрических кабелей даже при достаточно комфортных условиях позволяет существенно (на 10-50 процентов) поднять производительность сети за счет снижения доли искаженных информационных пакетов.

При проектировании кабельных систем для локальных сетей накоплен большой опыт, на основе которого могут быть сформулированы общие рекомендации по организации таких систем. Более того, существуют стандарты под общим названием "структурированные кабельные системы (СКС)", которые особенно актуальны для вновь создаваемых или реконструируемых относительно больших локальных сетей на уровне предприятия. Они представляют собой объемные документы, детально описывающие и регламентирующие процесс создания кабельных соединений локальных сетей.

1. Локальные вычислительные сети FastEthernet и Gigabit Ethernet

Fast Ethernet - общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с.

Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

• увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
• сохранение метода случайного доступа Ethernet;
• сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T - наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet - к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;

100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Сеть Gigabit Ethernet – это естественный, эволюционный путь развития концепции, заложенной в стандартной сети Ethernet. Безусловно, она наследует и все недостатки своих прямых предшественников, например, негарантированное время доступа к сети. Однако огромная пропускная способность приводит к тому, что загрузить сеть до тех уровней, когда этот фактор становится определяющим, довольно трудно. Зато сохранение преемственности позволяет достаточно просто соединять сегменты Ethernet,Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в сеть, и, самое главное, переходить к новым скоростям постепенно, вводя гигабитные сегментытолько на самых напряженных участках сети. (К тому же далеко не везде такая высокая пропускная способность действительно необходима.) Если же говорить о конкурирующих гигабитных сетях, то их применение может потребовать полной замены сетевой аппаратуры, что сразу же приведет к большим затратам средств.

В сети Gigabit Ethernet сохраняется все тот же хорошо зарекомендовавший себя в предыдущих версиях метод доступа CSMA/CD, используются те же форматы пакетов (кадров) и те же их размеры. Не требуется никакого преобразования протоколов в местах соединения с сегментами Ethernet и Fast Ethernet. Единственно, что нужно, – это согласование скоростей обмена, поэтому главной областью применения Gigabit Ethernet станет в первую очередь соединение концентраторов Ethernet и Fast Ethernetмежду собой.

С появлением сверхбыстродействующих серверов и распространением наиболее совершенных персональных компьютеров класса "high-end" преимущества Gigabit Ethernet становятся все более явными. Так, 64-разрядная системная магистраль PCI, уже фактический стандарт, вполне достигает требуемой для такой сети скорости передачи данных.

Работы по созданию сети Gigabit Ethernet ведутся с 1995 года. В 1998 году принят стандарт, получивший наименование IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX и 1000BASE-CX). Разработкой занимается специально созданный альянс (Gigabit EthernetAlliance), в который, в частности, входит такая известная компания, занимающаяся сетевой аппаратурой, как 3Com. В 1999 году принят стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).

Номенклатура сегментов сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы:

1000BASE-SX – сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм (длиной до 500 метров). Используются лазерные передатчики.

1000BASE-LX – сегмент на мультимодовом (длиной до 500 метров) и одномодовом (длиной до 2000 метров) оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм. Используются лазерные передатчики.

1000BASE-CX – сегмент на экранированной витой паре (длиной до 25 метров).

1000BASE-T (стандарт IEEE 802.3ab) – сегмент на счетверенной неэкранированной витой паре категории 5 (длиной до 100 метров). Используется 5-уровневое кодирование (PAM-5), причем в полнодуплексном режиме передача ведется по каждой паре в двух направлениях.

Специально для сети Gigabit Ethernet предложен метод кодирования передаваемой информации 8В/10В, построенный по тому же принципу, что и код 4В/5В сети FDDI (кроме 1000BASE-T). Таким образом, восьми битам информации, которую нужно передать, ставится в соответствие 10 бит, передаваемых по сети. Этот код позволяет сохранить самосинхронизацию, легко обнаруживать несущую (факт передачи), но не требует удвоения полосы пропускания, как в случае манчестерского кода.

Для увеличения 512-битного интервала сети Ethernet, соответствующего минимальной длине пакета, (51,2 мкс в сети Ethernet и 5,12 мкс в сети Fast Ethernet), разработаны специальные методы. В частности, минимальная длина пакета увеличена до 512 байт(4096 бит). В противном случае временной интервал 0,512 мкс чрезмерно ограничивал бы предельную длину сети Gigabit Ethernet. Все пакеты с длиной меньше 512 байт расширяются до 512 байт. Поле расширения вставляется в пакет после поля контрольной суммы. Это требует дополнительной обработки пакетов, но зато максимально допустимый размер сети становится в 8 раз больше, чем без принятия таких мер.

Кроме того, в Gigabit Ethernet предусмотрена возможность блочного режима передачи пакетов (frame bursting). При этом абонент, получивший право передавать и имеющий для передачи несколько пакетов, может передать не один, а несколько пакетов, последовательно, причем адресованных разным абонентам-получателям. Дополнительные передаваемые пакеты могут быть только короткими, а суммарная длина всех пакетов блока не должна превышать 8192 байта. Такое решение позволяет снизить количество захватов сети и уменьшить число коллизий. При использовании блочного режима расширяется до 512 байт только первый пакет блока для того, чтобы проверить, нет ли в сети коллизий. Остальные пакеты до 512 байт могут не расширяться.

Передача в сети Gigabit Ethernet производится как в полудуплексном режиме (с сохранением метода доступа CSMA/CD), так и в более быстром полнодуплексном режиме (аналогично предшествующей сети Fast Ethernet). Ожидается, что полнодуплексный режим, не налагающий ограничений на длину сети (кроме ограничений в связи с затуханием сигнала в кабеле) и обеспечивающий отсутствие конфликтов, станет в будущем основным для Gigabit Ethernet.

Лабораторная работа №2.

Цель работы: овладение навыками работы в Microsoft Office Visio, планирование и проектирование компьютерной сети.

Процесс построения (проектирования) сети представляет собой упрощенное моделирование не наступившей действительности и включает в себя следующие основные этапы:

1. Анализ задач, для решения которых создается сеть, а также определение объема финансирования проекта.

2. Проектирование физической структуры – этап, на котором анализируются начальные условия и создается детальный проект физической организации сети.

3. Проектирование инфраструктуры – этап, на котором определяются протоколы взаимодействия, используемые службы, политика безопасности и т.п. — т.е. логическая организация сети.

4. Развертывание – этап, связанный с прокладкой линий связи, установкой и настройкой оборудования.

Этап анализа является одним из важнейших, поскольку определяет все остальные решаемые задачи: как физическую структуру сети, так и логическую. Именно на данном этапе выступает основное различие компьютерных сетей.

На этапе проектирования решаются следующие задачи:

1. На основе определенных целевых требований к сети определяется необходимый состав оборудования и, прежде всего, компьютеров: количество, характеристики и т.д.

2. Определяется физическое расположение рабочих мест и определяются этажи и аудитории, которые будут охватываться сетью. При решении этой задачи должна учитываться принципиальная возможность прокладки линий связи к рабочим местам/помещениям.

3. Исходя из решаемых задач, стоимости и расположения, определяется тип физических линий связи, соединяющих рабочие места, состав и расположение коммуникационного оборудования (например, концентраторов).

4. Определяется способ подключения к Интернету: выбирается провайдер – организация, обеспечивающая подключение организации к сети Интернет. При выборе провайдера учитываются факторы: характеристики возможных физических соединений с провайдером, требования к оборудованию и необходимое дополнительное оборудование, начальная стоимость подключения, стоимость эксплуатации подключения, технологические ограничения подключения (невозможность использования некоторых служб).

5. Исходя из технических требований, определяется узел проектируемой сети, который будет являться шлюзом для подключения к Интернету и определяется место его расположения. При этом учитывается удобство физического соединения шлюза с проектируемой сетью и удобство подведения физических линий для подключения к Интернету.

Общий алгоритм, описывающий процесс построения сети:

1. Определение исходных данных.

– определение целей использования сети;

– определение требований к сети;

– характеристики используемого оборудования (компьютеры, сетевое оборудование, принтеры, модемы и др.);

– характеристика сетевого ПО (операционные системы, серверное ПО, антивирусное ПО);

– примерная схема здания в котором планируется строить сеть.

2. Проектирование сети.

– способ сегментирования и объединения сегментов (определение необходимых сегментов оборудования для их формирования);

– выбор типа кабеля (как правило выбирается неэкранированная витая пара);

– определение активных устройств (модемы, маршрутизаторы и т.п.);

– выбор программного обеспечения (серверные и клиентские ОС, серверное программное обеспечение и т.п.);

– разработка схемы сети (указываются узлы сети и длины соединительных кабелей).

3. Определение стоимости.

– анализ основных направлений затрат;

– составление примерной сметы затрат.

4. Примерный план проведения работ.

5. Развертывание сети.

При создании новой сети желательно учитывать следующие факторы:

– требуемый размер сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу);

– структура, иерархия и основные части сети (по подразделениям предприятия, а также по комнатам, этажам и зданиям предприятия); основные направления и интенсивность информационных потоков в сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и в дальней перспективе); характер передаваемой по сети информации;

– технические характеристики оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов);

– возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля;

– обслуживание сети и контроль ее безотказности и безопасности;

– требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, по возможностям контроля обмена информацией и т.д. (например, если предполагается использование одного ресурса многими пользователями, то следует использовать серверную ОС);

– необходимость подключения к другим сетям (например, глобальным);

– имеющиеся компьютеры и их программное обеспечение, а также периферийные устройства (принтеры, сканеры и т.д.).

При выборе размера (под размером сети в данном случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними) и структуры сети необходимо учитывать:

– количество компьютеров (следует оставлять возможность для дальнейшего роста количества компьютеров в сети);

– требуемую длину линий связи сети (например, если расстояния очень большие, может понадобиться использование дорогого оборудования).

– способы объединения частей сети (для объединения частей сети могут использоваться репитеры, репитерные концентраторы, коммутаторы, мосты и маршрутизаторы, причем в ряде случаев стоимость этого объединительного оборудования может даже превысить стоимость компьютеров, сетевых адаптеров и кабеля;

Возможность масштабирования (например, лучше приобретать коммутаторы или маршрутизаторы с количеством портов, несколько большим, чем требуется в настоящий момент).

Пример. Пусть небольшое предприятие занимает три этажа, на каждом по пять комнат, и включает в себя три подразделения, по три группы. В этом случае можно построить сеть таким образом (рис. 1):

Рабочие группы занимают по 1–3 комнаты, их компьютеры объединены между собой репитерными концентраторами. Концентратор может использоваться один на комнату, один на группу или один на весь этаж. Концентратор целесообразно расположить в помещении, в которое имеет доступ минимальное количество сотрудников.

Подразделения занимают отдельный этаж. Все три сети рабочих групп каждого подразделения объединяются коммутатором, а для связи с сетями других подразделений используется маршрутизатор. Коммутатор вместе с одним из концентраторов лучше поместить в отдельной комнате.

Общая сеть предприятия включает три сегмента сетей подразделений, объединенных маршрутизатором. Этот же маршрутизатор может использоваться для подключения к глобальной сети.

Серверы рабочих групп располагаются в комнатах рабочих групп, серверы подразделений – на этажах подразделений.

Рис. 1. Структура сети предприятия (С – серверы рабочих групп, РК – репитерные концентраторы, Ком – коммутаторы)

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности:

– уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;

– скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

– возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);

– метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);

– разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;

– стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

В настоящее время для организации локальных сетей в подавляющем большинстве случаев используется неэкранированная витая пара UTP. Более дорогие варианты на основе экранированной витой пары, оптоволоконного кабеля или беспроводных соединений применяются на предприятиях, где в этом существует действительно острая необходимость. Например, оптоволокно может использоваться для связи между удаленными сегментами сети без потери скорости.

При выборе сетевого программного обеспечения (ПО) надо, в первую очередь, учитывать следующие факторы:

– какую сеть поддерживает сетевое ПО: одноранговую, сеть на основе сервера или оба этих типа;

– максимальное количество пользователей (лучше брать с запасом не менее 20%);

– количество серверов и возможные их типы;

– совместимость с разными операционными системами и компьютерами, а также с другими сетевыми средствами;

– уровень производительности программных средств в различных режимах работы;

– степень надежности работы, разрешенные режимы доступа и степень защиты данных;

– какие сетевые службы поддерживаются;

– стоимость программного обеспечения, его эксплуатации и модернизации.

Еще до установки сети необходимо решить вопрос об управлении сетью. Даже в случае одноранговой сети лучше выделить для этого отдельного специалиста (администратора), который будет иметь всю информацию о конфигурации сети и распределении ресурсов и следить за корректным использованием сети всеми пользователями. Если сеть большая, то одним сетевым администратором уже не обойтись, нужна группа, возглавляемая системным администратором.

После установки и запуска сети решать эти вопросы, как правило, слишком поздно.

При проектировании следует определить возможные направления финансовых затрат (к данному этапу проектирования необходимые предпосылки для решения этой задачи уже имеются):

– дополнительные компьютеры и обновление существующих компьютеров. Необязательное направление затрат: при достаточном количестве и качестве существующих компьютеров их обновление не требуется (или требуется в минимальном объеме – например, для установки более современных сетевых карт); в одноранговой сети не нужен (хотя и желателен) также специальный файл-сервер.

– сетевые аппаратные средства (кабели и все, что необходимо для организации кабельной системы, сетевые принтеры, активные сетевые устройства – повторители, концентраторы, маршрутизаторы и т.д.).

– сетевые программные средства, прежде всего, сетевая ОС на необходимое число рабочих станций (с запасом).

– оплата работы приглашенных специалистов при организации кабельной системы, установке и настройке сетевой ОС, при проведении периодической профилактики и срочного ремонта. Необязательное направление затрат: для небольших сетей со многими из этих работ может и должен справляться штатный сетевой администратор (возможно, с помощью других сотрудников данного предприятия).

Спроектировать компьютерную сеть (собрать исходные данные; выбрать: размер и структуру сети, оборудование, сетевые программные средства; спроектировать кабельную систему; рассчитать примерную стоимость оборудования) в соответствии с № варианта.

Контрольные вопросы:

1.Какие этапы включает процесс построения сети?

2. Классификация локальных вычислительных сетей?

3. Базовые технологии локальных сетей?

4. Топология локальной вычислительной сети?

5.Маршрутизатор, коммутатор?

6.Плюсы и минусы Microsoft Office Visio?

Статьи к прочтению:

Этапы проектирования локальных сетей

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «ИТ и ЗИ»

Курсовой проект

На тему: «Проектирование ЛВС предприятия»

Выполнил Паршин К.А.

Проверил: к.т.н. доцент ст. гр. ИТ-311

Ахметгареев К.Ю

Екатеринбург, 2013

Введение

Локальная вычислительная сеть

Канальный уровень модели OSI

Схема расположения компьютеров

Расчет общей длины кабеля

Форматы кадров Ethernet

Протокол SIP

Коммутаторы

Маршрутизация

Мультисервис. IP - телефония, SIP, H.323

Распределение IP - адресов для ЛВС.

Программное и аппаратное обеспечение

Расчет сметной стоимости

Заключение

Список литературы

Введение

Локальная вычислительная сеть представляет собой совокупность узлов коммутации и линий связи, обеспечивающих передачу данных пользователей сети. Поэтому требования могут быть разделены на две части:

требования к узлам коммутации

требования в линиям связи

Целью любого проектирования является выбор варианта наиболее полно удовлетворяющего требованиям заказчика.

Спроектировать локальную вычислительную сеть (ЛВС) предприятия для информационного обеспечения взаимодействия отделов на этаже производственного здания (Приложение 1) с учетом исходных данных:

1. Локальная вычислительная сеть

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда, общая шина, кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

Протоколы ЛВС.

В ЛВС не требуется обеспечивать большинство функций, поэтому выполняемые функции разделены между физическим и канальным уровнями, причем канальный уровень расщеплен на два подуровня: управление доступом к среде (МАС) и управление логическим каналом (LLC).

В ЛВС в качестве кабельных передающих сред используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.

Основные характеристики ЛВС:

Территориальная протяженность сети (длина общего канала связи);

Максимальная скорость передачи данных;

Максимальное число АС в сети;

Максимально возможное расстояние между рабочими станциями в сети;

Топология сети;

Вид физической среды передачи данных;

Максимальное число каналов передачи данных;

Метод доступа абонентов в сеть;

Структура программного обеспечения сети;

Возможность передачи речи и видеосигналов;

Условия надежной работы сети;

Возможность связи ЛВС между собой и с сетью более высокого уровня;

Возможность использования процедуры установления приоритетов при одновременном подключении абонентов к общему каналу.

Канальный уровень модели OSI

Канальный уровень обеспечивает надежную передачу данных по физическому сетевому каналу. Различные спецификации канального уровня определяют различные характеристики сетей и протоколов, включая физическую адресацию, сетевую топологию, диагностирование ошибок, чередование фреймов и управление потоком. Физическая адресация определяет, каким образом адресуются устройства на канальном уровне. Сетевая топология состоит из спецификаций канального уровня, которые определяют физическое соединение устройств, такие топологии, как шинная или кольцевая. Диагностирование ошибок информирует протоколы высшего уровня о том, что произошла ошибка передачи, а чередование фреймов данных пересортирует фреймы, которые передавались с нарушением последовательности, определенным протоколом IEEE 802.3. Наконец, управление потоком управляет передачей данных таким образом, что принимающее устройство не будет перегружено большим трафиком, чем оно может обработать в единицу времени.

Канальный уровень разбит на два подуровня: подуровень управления логическим соединением (Logical Link Control - LLC) и подуровень управления доступом к передающей среде (Media Access Control - MAC). Подуровень управления логическим соединением (LLC) канального уровня управляет обменом данными между устройствами по одному каналу сети. Подуровень LLC определяется в спецификации IEEE 802.2 и поддерживает как службы, работающие без подтверждения соединений, так и службы, ориентированные на соединения, используемые протоколами высшего уровня. Спецификация IEEE 802.2 определяет количество полей фреймов канального уровня, позволяющих разделение несколькими протоколами высшего уровня одного физического канала данных.

Подуровень управления доступом к передающей среде (MAC) канального уровня управляет доступом протоколов к физической сетевой среде. Спецификация IEEE определяет MAC адреса и позволяет на канальном уровне множеству устройств идентифицировать друг друга уникальным образом.

3. 100Base-TX

Стандарт этого физического интерфейса предполагает использование неэкранированной витой пары категории не ниже 5. Он полностью идентичен стандарту FDDI UTP PMD, который также подробно рассмотрен в главе 6. Физический порт RJ-45 как и в стандарте 10Base-T может быть двух типов: MDI (сетевые карты, рабочие станции) и MDI-X (повторителе Fast Ethernet, коммутаторы). Порт MDI в единичном количестве может иметься на повторителе Fast Ethernet. Для передачи по медному кабелю используются пары 1 и 3. Пары 2 и 4 - свободны. Порт RJ-45 на сетевой карте и на коммутаторе может поддерживать на ряду с режимом 100Base-TX и режим 10Base-T или функцию автоопределения скорости. Большинство современных сетевых карт и коммутаторов поддерживают эту функцию по портам RJ-45 и кроме этого могут работать в дуплексном режиме.

BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении.

Витая пара - слаботочный кабель для передачи данных с помощью электрического сигнала по медным или алюминиевым омеднёнными жилам. В современном мире, кабель UTP 5e глубоко используется в СКС (структурированных кабельных системах). Среди разновидностей UTP различающихся характеристиками и количеством жил, наиболее часто встречаются UTP 5e по 4 пары и UTP 2 пары для внутренней прокладки и внешней, в последнем случае, в конструкции кабеля имеется трос. UTP с тросом удобно прокладывать по улице между зданиями, а цена данной продукции существенно ниже аналогов. Обычно внешняя витая пара UTP изготавливается в черной оболочке из поливинилхлорида, в том числе с экраном в виде металлической оплетки в бухтах с разной длиной, распространенный вариант - 305 метров бухта. Для прокладки в помещениях цвет оболочки - серый. В основном UTP применяется для подключения абонентов к сети Интернет или построения локальной вычислительной сети, в этом случае при использовании 100-мегабитного соединения используются только две витые пары 5е, при гигабитном соединении - все 4. Свое второе название "витая пара" получила за счёт скрутки жил попарно, расшифровывается UTP - Unshielded twisted pair. Благодаря своей сбалансированности кабель обладает всеми необходимыми характеристиками для СКС, среди мировых производителей кабеля UTP наиболее известны такие марки, как: Hyperline, Neomax, iO-SCS, MAXYS, SilverLAN. Как правило, оптовые цены на UTP 5e гораздо ниже среди аналогичной кабельной продукции, в нашем ассортименте вся "витая пара" сертифицирована и соответствует мировым стандартам качества.

Схема расположения компьютеров

Для того, что бы начертить план нашего помещения воспользуемся программой «Компас». Масштаб чертежа 1:100. Сразу же расположим на плане 27 рабочих места согласно заданию, два коммутатора, и определим трассу прокладки кабеля, что бы она удовлетворяла всем нашим условиям.

Расчет общей длины кабеля

Используя полученный чертеж, рассчитаем необходимую длину кабеля L, для прокладки нашей сети. Для расчета пользуемся формулой (1). Так же при расчете учитываем все подъемы, спуски, повороты и т.д. После нахождения необходим длины кабеля L проверим её на соответствие условию (2).

где:i - расстояние от i-ого рабочего места до коммутатора К1;j - расстояние от j-ого рабочего места до коммутатора К2;- расстояние от коммутатора К1 до маршрутизатора М;- расстояние от коммутатора К2 до маршрутизатора М;

8*300b ≤ L ≤ 300b (2)

где:- целое число бухт кабеля.

Табл. 1 Длины кабелей

Данная длина кабеля удовлетворяет нашему условию.

Форматы кадров Ethernet

Данные, передаваемые в сети Ethernet, разбиты на кадры. Данные по сети в чистом виде не передаются. Как правило, к единице данных "пристраевается" заголовок. В некоторых сетевых технологиях добавляется также окончание. Заголовок и окончание несут служебную информацию и состоят из определённых полей.

Так как существует несколько типов кадров, то для того, чтобы понять друг друга, отправитель и получатель должны использовать один и тот же тип кадров. Кадры могут быть четырёх разных форматов, несколько отличающихся друг от друга. Базовых форматов кадров (raw formats) существует всего два - Ethernet II и Ethernet 802.3. Эти форматы отличаются назначением всего одного поля.

Для успешной доставки информации получателю каждый кадр должен кроме данных содержать служебную информацию: длину поля данных, физические адреса отправителя и получателя, тип сетевого протокола и т.д.

Для того, чтобы рабочие станции имели возможность взаимодействовать с сервером в одном сегменте сети, они должны поддерживать единый формат кадра. Существует четыре основных разновидности кадров Ethernet:Type II802.3802.2SNAP (SubNetwork Access Protocol).

Минимальная допустимая длина всех четырёх типов кадров Ethernet составляет 64 байта, а максимальная - 1518 байт. Так как на служебную информацию в кадре отводится 18 байт, то поле "Данных" может иметь длину от 46 до 1500 байт. Если передаваемые по сети данные меньше допустимой минимальной длины, кадр будет автоматически дополняться до 46 байт. Столь жёсткие ограничения на минимальную длину кадра введены для обеспечения нормальной работы механизма обнаружения коллизий.

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

)Количество станций в сети не превышает 1024 (с учетом ограничений для коаксиальных сегментов).

)Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов.

)Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.

Физический смысл ограничения задержки распространения сигнала по сети уже пояснялся - соблюдение этого требования обеспечивает своевременное обнаружение коллизий.

Требование на минимальное межкадровое расстояние связано с тем, что при прохождении кадра через повторитель это расстояние уменьшается. Каждый пакет, принимаемый повторителем, ресинхронизируется для исключения дрожания сигналов, накопленного при прохождении последовательности импульсов по кабелю и через интерфейсные схемы. Процесс ресинхронизации обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. При прохождении кадров через несколько повторителей межкадровый интервал может уменьшиться настолько, что сетевым адаптерам в последнем сегменте не хватит времени на обработку предыдущего кадра, в результате чего кадр будет просто потерян. Поэтому не допускается суммарное уменьшение межкадрового интервала более чем на 49 битовых интервалов.

Расчет PDV- временная задержка. Первое слагаемое описывает задержку во всех кабельных сегментах. Второе слагаемое описывает временную задержку в узлах коммутации. Третье слагаемое - задержку в сетевых адаптерах.

Если скорость 10 Мбит/с à PDV должно быть не более 576 бит на интервал.

Если скорость 100 Мбит/с àPDV не более 512 бит на интервал. (бит на интервал 6t).

При подсчете PDV необходимо найти 2 самых удаленных друг от друга компьютера в сети. Так же необходимо определить задержки в концентраторах.

Увеличение PDV более максимального значения провит к существенному числу коллизий, из-за того что кадр минимальной длинны 64б не успевает обойти сеть 2 раза и механизм collisium detected не фиксирует конфликт.

(UTP-5) = 1,112 bt/M - задержки в кабеле категории TX

(2TX/FX) =100 bt - задержки в 2х адаптерах категории ТХ

(TX/FX) = 92 bt - задержки в коммутаторах и маршрутизаторах 2й категории= (17,34 + 16,91 + 51,61 + 20,35) * 1,112 + 3 * 92 + 100 = 505,9 bt

Мбит/с => PDV < 512 bt

bt - запас межкадрового интервала

Для качественной работы сети нужно, что бы PDV удовлетворяло следующему условию: PDV ≤ 512 bt.

В нашем случае это условие выполняется. Так как все наши условия выполняются, то можно окончательно вычерчивать трассу прокладки кабеля (приложение 1).

Протокол SIP

Протокол инициирования сеансов - Session Initiation Protocol (SIP) является протоколом прикладного уровня и предназначается для организации, модификации и завершения сеансов связи: мультимедийных конференций, телефонных соединений и распределения мультимедийной информации. Пользователи могут принимать участие в существующих сеансах связи, приглашать других пользователей и быть приглашенными ими к новому сеансу связи. Приглашения могут быть адресованы определенному пользователю, группе пользователей или всем пользователям.

В основе протокола лежат следующие принципы:

Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться без ограничений в пределах сети, поэтому услуги связи должны предоставляться им в любом месте этой сети. Пользователю присваивается уникальный идентификатор, а сеть предоставляет ему услуги связи вне зависимости от того, где он находится. Для этого пользователь с помощью специального сообщения - REGISTER - информирует о своих перемещениях сервер определения местоположения.

Масштабируемость сети. Она характеризуется, в первую очередь, возможностью увеличения количества элементов сети при её расширении. Серверная структура сети, построенной на базе протокола SIP, в полной мере отвечает этому требованию.

Расширяемость протокола. Она характеризуется возможностью дополнения протокола новыми функциями при введении новых услуг и его адаптации к работе с различными приложениями.

Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может быть использован совместно с протоколом Н.323. Возможно также взаимодействие протокола SIP с системами сигнализации ТфОП - DSS1 и ОКС7. Для упрощения такого взаимодействия сигнальные сообщения протокола SIP могут переносить не только специфический SIP, адрес, но и телефонный номер. Кроме того, протокол SIP, наравне с протоколами H.323 и ISUP/IP, может применяться для синхронизации работы устройств управления шлюзами.

10. Коммутаторы

Цели применения:

увеличение пропускной возможносли ЛВС

создание параллельной обработки потоков пакетов внутренней сети - IntraNet и внешней - Internet

решение вопросов безопасности сети

оптимизация архитектуры сети

Классификация:

Коммутаторы первого уровня:

Оптические коммутаторы - выполнены на основе призм и работает на принципе физики оптики (расщепление сигнала). Они коммутируют оптические сигналы.

Коммутаторы второго уровня:

переключение (cross bar) с буферизацией на входе

самомаршрутизация (self route) с разделяемой памятью

высокоскоростная шина (high speed bus)bar - переключение с буферизацией на входе, основанное на коммутационной матрице.road - управляемая многовходовая память

Сравнительный анализ технологий коммутации.

Технология cross bar обеспечивает наивысшее быстродействие и пропускную способность коммутатора в виду отсутствия внутренней памяти.

Коммутаторы, выполненные на такой технологии вносят минимальные временные задержки в сети передачи данных. Такие коммутаторы называются коммутаторами для раб. группы 1-го класса. Данные коммутаторы простое устройство и небольшую стоимость. Изображается в виде моноблока с ограниченным числом портов.

Недостаток технологии:

не фильтруются кадры, имеющие ошибки

минимальные возможности по администрированию

возможна внутренняя блокировка матрицыroad.

Поскольку в данной технологии кадр полностью помещается во внутреннюю память коммутатора, то на ряду с MAC адресом получателя проверяется контрольная сумма кадра, и если происходит несовпадение, то такой кадр коммутатором удаляется.

Достоинства:

отсутствие блокировок

наличие фильтрации незначительных кадров

количество портов может быть гораздо больше чем в crossbar

больше возможностей по администрированию, в частности, по фильтрации кадров.

Недостатки:

существенная временная задержка при обрабатывании кадра

такие коммутаторы к рабочей группе 1-го класса.

стоимость self-road больше чем crossbar

Коммутаторы 3 уровня.

Принято называть коммутаторами с функцией маршрутизации. Работает на 3-х уровнях модели OSI. Кроме сетевой задачи коммутации кадров в сети могут осуществлять маршрутизацию пакетов интернет приложений.

Нет разницы, что используется MAC адрес или ip протокол. У него имеется таблица соответствия MAC и IP адресов.

Коммутаторы 4 уровня.

Технология коммутации на уровне 4 включает в себя возможности управления производительностью и трафиком коммутаторов уровня 2 и 3, дополняя их новыми функциями, в том числе возможностями управления серверами и приложениями. Новые коммутаторы используют информацию, которая содержится в заголовках пакетов и относится к уровню 3 и 4 стека протоколов, такую как IP-адреса источника и приемника, биты SYN/FIN, отмечающие начало и конец прикладных сеансов, а также номера портов TCP/UDP для идентификации принадлежности трафика к различным приложениям. На основании этой информации, коммутаторы уровня 4 могут принимать решения о перенаправлении трафика того или иного сеанса.

Маршрутизация

Цель маршрутизации: накопление информации для маршрутизируемых протоколов стека TCP/IP путем составления и корректировки таблицы маршрутизации.

Маршрутизация выполняется на сетевом уровне модели OSI.

Сетевой уровень обеспечивает решения следующих задач:

Согласует принципы передачи данных

Решает проблему протоколов. WAN работает с LAN

Различает формат данных

Различает среды передачи данных.

Это все возможно благодаря большому количеству протоколов.

Главный протокол на сетевом уровне модели OSI IP протокол. Его задача передача пакетов от отправителя к получателю, где отправитель и получатель являются компьютерами. Каждому хосту в глобальной сети присваивается свой IP адрес. Используется 4 класса:

В классе А первый байт идет на структуру сети 3 байта на адрес хоста.

В классе В 2 байта - адрес сети, 2 байта - адрес хоста

В классе С 3 байта - адрес, 1 байт хост.

Общая длина IP пакета может достигать 64 байта. IP опции распространяются на способы маршрутизации.

Маршрутизация в глобальных сетях происходит следующим образом: создается запрос, предположим запрос PING, в сообщении имеется информация IP отправителя и IP получателя. Данный запрос идет на маршрутизатор, и далее пересылается на все маршрутизаторы, они смотрят в сообщение и определяют имеется ли у них в таблице информация об IP получателе. Если да, в ответном сообщении содержится информация об MAC адресе получателя. Данные записываются в ARP таблицу. Таким образом, устанавливается связь. ARP запрос - это один из огромного числа протоколов, которые работают на сетевом уровне модели OSI. Так же на сетевом уровне работаю такие протоколы, как ICMP, IPsec, RIP, DGP.

Характеристика протоколов:

надежность

стабильность

простота

сходимость

оптимальность

Классификация протоколов по способу управления:

статические (постройки таблицы маршрутизации выполняется в ручную, маршруты не меняются с течением времени)

динамические (постройка таблицы выполняется автоматически по мере изменения в сети передачи данных)

Для реализации всех этих протоколов используется, как уже было сказано чуть ранее, маршрутизатор. Это сетевое устройство, которое предназначено для соединения локальных сетей в единую структурированную сеть с управляемым трафиком и высокими возможностями защиты.

Мультисервис. IP - телефония, SIP, H.323

локальная вычислительная сеть

Для того чтобы передавать голос, видео и данные в глобальных сетях были созданы сети нового поколения NGN. Благодаря NGN появилась возможность устраивать IP телефонию, аудио(видео)конференцию. Это стало возможно с помощью softswitch. - программный коммутатор, управляющий сеансами VoIP. В нем реализуется несколько подходов к построению IP-телефонии: H.323, SIP, MGCP..323 рекомендация ITU-T, набор стандартов для передачи мультимедиа-данных по сетям с пакетной передачей.

Сигнализация - формирует соединение и управляет его статусом, описывает тип передаваемых данных

Управление потоковым мультимедиа (видео и голос) - передача данных посредством транспортных протоколов реального времени (RTP)

Приложения передачи данных.

Коммуникационные интерфейсы - взаимодействие устройств на физическом, канальном, сетевом уровнях.Session Initiation Protocol - протокол установления сеанса передачи данных, который описывает способ установления и завершения пользовательского интернет-сеанса, включающего обмен мультимедийным содержимым.

В основу протокола рабочая группа заложила следующие принципы:

Простота: включает в себя только шесть методов (функций)

Персональная мобильность пользователей. Пользователи могут перемещаться в пределах сети без ограничений. При этом набор предоставляемых услуг остается неизменным.

Масштабируемость сети. Структура сети на базе протокола SIP позволяет легко ее расширять и увеличивать число элементов.

Расширяемость протокола. Протокол характеризуется возможностью дополнять его новыми функциями при появлении новых услуг.

Интеграция в стек существующих протоколов Интернет. Протокол SIP является частью глобальной архитектуры мультимедиа, разработанной комитетом IETF. Кроме SIP, эта архитектура включает в себя протоколы RSVP, RTP, RTSP, SDP.

Взаимодействие с другими протоколами сигнализации. Протокол SIP может быть использован совместно с другими протоколами IP-телефонии, протоколами ТфОП, и для связи с интеллектуальными сетями.

Таким образом softswitch позволят организовывать мультисервис. С помощью сети передачи данных пользователи могут пользоваться VoIP телефонами, IP телевидением, и многими другими функциями. - power over Ethernet, это система, позволяющая преобразовывать переменное напряжение 220 В в постоянное 48 В (от 36 до 52 В). Данная технология используется в коммутаторах для питания web камер, или IP телефонов.

Главное преимущество технологии PoE - отсутствие необходимости тянуть к сетевым устройствам отдельную электропроводку для подачи питания туда, где её нет. Беспроводные точки доступа, камеры видео наблюдения, системы контроля доступа, которые получают питание по технологии PoE, можно устанавливать везде, где это необходимо. Облегчается работа инсталлятора в труднодоступных местах.

Я выбрал телефон Cisco Systems CP-7906G, так как он отвечает нашим требованиям: IP-телефон на 1 линию с 1 портом Fast Ethernet и поддержкой PoE

Распределение IP - адресов для ЛВС

Имеется один IP - адрес, который определил провайдер (задан):

10.0.5 - IP- адрес

255.255.192/26 маска сети

10.0.5/26 - идентификатор сети

10.0.63 - широковещательсеть 197.10.0.0/28

10.0.1/28 197.10.0.5/28

10.0.2/28 197.10.0.6/28

10.0.3/28 197.10.0.7/28

10.0.4/28 197.10.0.8/28

10.0.9/28 - IP - телефон

10.0.15 Широковещательный адрессеть 197.10.0.16/28

10.0.17/28 197.10.0.21/28

10.0.18/28 197.10.0.22/28

10.0.19/28 197.10.0.23/28

10.0.20/28 197.10.0.24/28

10.0.31 Широковещательный адрессеть 197.10.0.32/28

10.0.33/28 197.10.0.35/28

10.0.34/28 197.10.0.36/28

10.0.47 Широковещательный адрессеть 197.10.0.48/28

10.0.49/28 197.10.0.53/28

10.0.50/28 197.10.0.54/28

10.0.51/28 197.10.0.55/28

10.0.63 Широковещательный адрес

Программное и аппаратное обеспечение

В нашем курсовом проекте выбрана отрасль строительство. Данная отрасль занимается созданием архитектурных проектов зданий, городских сооружений и прочего.это мощная САПР платформа, которая объединяет знакомый набор базовых функций с усовершенствованным набором 2D инструментов и интеллектуальным прямым 3D моделированием для Windows и Linux по приемлемой цене.читает и записывает данные в формате dwg и предлагает очень высокую совместимость с AutoCAD®. В дополнение к этому BricsCAD предлагает прямое 3D моделирование в формате dwg. BricsCAD - намного больше чем просто альтернатива.

Благодаря полному набору совместимых API, приложения сторонних разработчиков могут работать на BricsCAD без модификации исходного кода.

Системный блок DNS Extreme

Тип процессора Intel Core i5

Код процессора i5 3340

Количество ядер процессора 4

Частота процессора 3100 МГц

Размер оперативной памяти 8192 Мб

Объем жесткого диска 1000 Гб

Оптический привод DVD±RW

Чипсет графического контроллера NVIDIA GeForce GTX 650

Размер видеопамяти 1024 Мб

Сервер Cisco UCS C240 M3

Тип процессора Intel Xeon

Чипсет Intel® C600

Процессор Intel® Xeon® E5 2620

Частота процессора 2.0 ГГц

Установлено ЦП 1

Питание 2 x 650 Вт

Коммутатор Cisco WS-C3560V2-24PS-S

Количество портов коммутатора 24 x Ethernet 10/100 Мбит/сек

Маршрутизатор Cisco 857-K9

Объем оперативной памяти 64 Мб

Количество портов коммутатора 4 x Ethernet 10/100 Мбит/сектелефон Cisco 7906G

Сетевые интерфейсы 1 x RJ-45 10/100BASE-TX

с портом Fast Ethernet и поддержкой PoE

Витая пара UTP 5e

(полоса частот 125 МГц) 4-парный кабель, усовершенствованная категория 5. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Ограничение на длину кабеля между устройствами (компьютер-свитч, свитч-компьютер, свитч-свитч) - 100 м.

Расчет сметной стоимости

	Оборудвание/Программа	Название	Количество	Цена, руб/шт	Цена, руб
	Системный блок, с ОС Windows 7 Home Premium 64-bit
	Клавиатура	Gigabyte GK-K6150 Multimedia USB Black
		DNS OFFICE WRD-039BS Black USB
	Операционная система	Microsoft Windows Server 2008 R2 Standart Edition SP1 (64-bit)
	Антивирусное ПО	Kaspersky Internet Security		3990 на 5 ПК 1790 на 2 ПК
	IP-телефон	Cisco Systems CP-7906G
		UTP 4 пары кат.5e	305 м(бухта)
		Plug RJ45 5E 8P8C
	Настенная розетка	Plug RJ45 кат.5
	Кабель-канал
	Угол внутренний
	Коммутатор	Cisco WS-C3560V2-24PS-S
	Маршрутизатор
		Cisco UCS C240 M3
	Шкаф серверный
	Работы по проектированию и монтажу

Итого:2 279 806 рублей

Заключение

В ходе проделанной работы была спроектирована ЛВС предприятия, определена трасса прокладки кабеля, было выбрано необходимое оборудование и программное обеспечение. Так же была сосчитана смета на реализацию ЛВС. Итоговые характеристики сети получились следующими:

Количество рабочих мест - 27, шт;

Топология - звезда;

Скорость передачи - 100, Мбит/с;

Срок эксплуатации - 10, лет;

Сметная стоимость ЛВС - 2 200 833 руб.

Список литературы

1)Лекции по предмету «Инфокоммуникационные системы» - преподаватель Паршин К.А.

) DNS online магазин -www.dns.ru

Инфраструктура информационных технологий, главным образом, базируется на локальной вычислительной сети, поэтому, от того насколько качественно будет спроектирована и создана локальная вычислительная сеть (ЛВС) , зависят показатели качества функционирования инфраструктуры в целом.

Специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» всегда готовы выполнить для Вас проектирование ЛВС Вашего офиса, предприятия, иных объектов, что в свою очередь позволит Вам объединить в одну целую систему рабочие места, офисную технику, различные установки и элементы, включающие в себя ЭВМ и микропроцессоры.

Процесс создания ЛВС включает в себя три стадии:

Проектирование ЛВС с учетом необходимых нормативных документов, согласование проектной документации с заказчиком и с различными инстанциями (при необходимости);
- сборка, установка и объединение в единое целое элементов сети ЛВС;
- пуско-наладочные работы и передача ЛВС в пользование заказчику.
При подготовке проектной документации инженеры-проектировщики ООО «Моспроект-Инжиниринг» учитывают возможность применения в проектируемой сети ЛВС комплектующих различных производителей с мировыми именами, таких как Hyperline, Krone и других производителей.
Специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» оперативно проведут все необходимые подготовительные (предпроектные) работы, а именно, выполнят обследование помещений, а при необходимости обследование прилегающей территории, инженерные изыскания, составят планы расположения рабочих мест, оргтехники, серверов, различных элементов сети и прочих приборов.
При необходимости объединения ЛВС отдельных подразделений, филиалов, строений в единую территориальную распределенную сеть, специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» готовы предложить Вам и такого типа проекты, а именно - проектирование территориальных распределительных сетей. При проектировании ЛВС, по инициативе заказчика, наши специалисты предусмотрят возможность подключения к ЛВС по принципу удаленного доступа оборудования специалистов - фрилансеров, работающих удаленно, также удаленное подключение может потребоваться и штатным сотрудникам, находящихся вне офиса, например в командировках, на различных объектах или в полевых условиях. Удаленный доступ к ЛВС предусматривается с учетом норм кибербезопасности, установленных организацией заказчика.

Что представляет собой ЛВС в повседневной жизни предприятия/офиса?

ЛВС представляет собой систему высокотехнологичной, "умной" связи, объединяющую в единую целую систему персональные компьютеры, офисную технику, серверы, телефонию, системы мониторинга, охраны, учета и контроля доступа, системы управления, прочих систем и элементов, включающих в себя различные процессоры, микропроцессоры, чипы, аппараты, контроллеры, панели управления, программное обеспечение. Назначение ЛВС на предприятии, в офисе, в иных структурах заключается в безопасной, оперативной и синхронной передачи данных различного типа (текст, графика, звук, видеоизображение и другие) между персональными компьютерами и серверами, иными элементами, взаимодействующими с системой. ЛВС позволяет принимать, обрабатывать и выводить на экраны ПК различного рода информацию с подключаемых к системе агрегатов, приборов, контроллеров, пультов управления, сенсоров, датчиков, прочей аппаратуры, а также управлять ими, задавая нужные параметры. ЛВС дает возможность быстрого и безопасного доступа к базам данных, а также управления ими. ЛВС - это еще и возможность создания на ее базе почтового хостинга, то есть корпоративной почты, относительно безопасного и подконтрольного доступа персонала к внешним сетевым ресурсам (интернет).
Возможностей и достоинств ЛВС великое множество, их можно продолжать перечислять еще долго, но основные моменты, на наш взгляд, мы Вам рассказали. Однако необходимо понимать, что для корректной и бесперебойной работы системы ЛВС необходимо администрирование, и чем больше система, тем сложнее ее обслуживание. Для этой цели предусмотрены специальные программные продукты, например - операционные системы, устанавливаемые на серверы. Такие программные продукты производят многие компании с мировыми именами, такие как Microsoft, Apple и другие. Стоит отметить, что для полноценной защиты информации, необходимо правильно подобрать программы защиты и мониторинга состояния ЛВС - в подобных вопросах Вас грамотно проконсультируют специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг».

ЛВС состоит из множества самостоятельных, отдельных систем, а также подсистем, сегментов, модулей и элементов, назовем их для удобства - единицами ЛВС. Так вот, проектирование ЛВС представляет собой разработку как бы отдельных проектов в отношении каждой единицы ЛВС, в последствии сведенных в общий проект, по принципу «от частного проекта к общему». Множество единиц ЛВС мы проектируем сами, например отдельные системы, подсистемы, также в наших проектах мы предусматриваем необходимость или возможность применения стандартных единиц ЛВС, то есть разработки различных производителей с известными именами, речь идет о готовых модулях, серверах, процессорах, микропроцессорах, контроллерах, панелях управления, различных аппаратах, узлах и так далее, в том числе и о программном обеспечении. Специалисты компании ООО «Моспроект-Инжиниринг» помогут Вам подобрать готовые единицы ЛВС от мировых производителей, либо разработают их самостоятельно, затем выполнят общее проектирование, основываясь на выбранном.

По завершении проектных работ в отношении ЛВС, заказчик получает следующие проектные документы, а именно:

Схема, отражающая взаимодействие между электронно-вычислительными машинами ЛВС и программным продуктом
- схема, отражающая структурированную кабельную систему (СКС), иными словами - документ, включающий в свой состав графическую информацию о телефонной сети здания и прокладках ЛВС вместе с оборудованием. Графическая информация о телефонизации здания и собственно ЛВС отражена в настоящем документе в виде аппликации на плане здания (офиса, завода, магазина и т.д.). Отметим, что подготовка схемы СКС требует больших трудозатрат по сравнению с остальными работами, в связи с чем рассматривается отдельно от других работ.
Проектные работы над взаимодействием между электронно-вычислительными машинами ЛВС.
В результате составляется схема, отражающая развертывание ЛВС, иными словами, схема, на которую нанесены условные обозначения компьютеров, иной техники, с указанием инсталлированного программного продукта, а также формирующихся в этом случае потоков информации.
Проектные работы над кабельными системами ЛВС.
Формируется пакет документации, в состав которого входят документы, необходимые при проектировании ЛВС в том или ином здании.
Наименование документов, входящий в пакет, и их содержание должны строго соответствовать регламенту ГОСТ Р 21.1703-2000.
Проект ЛВС оформляется строго по рекомендациям исходящих из ГОСТ 21.101-97.
Отсутствие проекта, просто-напросто, не позволит Вам смонтировать ЛВС, если сеть охватывает большие площади, большое здание, тем более, если речь идет о группе зданий.

Наиболее важными разделами проекта ЛВС считаются:

1. Схема, отражающая структуру ЛВС;
2. Рабочая документация (графическая) - схемы, чертежи, экспликации и т.д.;
3. Классификация оборудования.
Схема, отражающая структуру ЛВС, предназначена главным образом для общей визуализации системы коммуникаций. Рабочая документация в виде графических документов предназначена для корректной сборки ЛВС. Классификация оборудования важна для формирования сметных расчетов, контрактов (договоров), актов, технических заданий на монтажные работы, иных документов, также для оформления договоров на изготовление и поставку оборудования, для осуществления общей сборки ЛВС.

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТОВ ЛВС - ЭТО НАЧАЛЬНАЯ И НЕОБХОДИМАЯ СТАДИЯ ПО СОЗДАНИЮ НАДЕЖНОЙ ОПОРЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ, ОФИСА И МНОГИХ ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ.

Специалисты компании ООО «Моспроект-Инжиниринг» всегда готовы предложить Вам множество версий проектных решений, учитывая Ваши пожелания, исходя из Ваших финансовых возможностей, а также технические характеристики Вашего помещения.

Московский Государственный Горный Университет

Кафедра Автоматизированных Систем Управления

Курсовой проект

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

на тему: «Проектирование локальной вычислительной сети»

Выполнил:

Ст. гр. АС-1-06

Юрьева Я.Г.

Проверил:

проф., д. т. н. Шек В.М.

Москва 2009

Введение

1 Задание на проектирование

2 Описание локально-вычислительной сети

3 Топология сети

4 Схема локальной сети

5 Эталонная модель OSI

6 Обоснование выбора технологии развертывания локальной сети

7 Сетевые протоколы

8 Аппаратное и программное обеспечение

9 Расчет характеристик сети

Список используемой литературы

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более 1 компьютера.

Основные преимущества, обеспечиваемые локальной сетью – возможность совместной работы и быстрого обмена данными, централизованное хранение данных, разделяемый доступ к общим ресурсам, таким как принтеры, сеть Internet и другие.

Еще одной важнейшей функцией локальной сети является создание отказоустойчивых систем, продолжающих функционирование (пусть и не в полном объеме) при выходе из строя некоторых входящих в них элементов. В ЛВС отказоустойчивость обеспечивается путем избыточности, дублирования; а также гибкости работы отдельных входящих в сеть частей (компьютеров).

Конечной целью создания локальной сети на предприятии или в организации является повышение эффективности работы вычислительной системы в целом.

Построение надежной ЛВС, соответствующей предъявляемым требованиям по производительности и обладающей наименьшей стоимостью, требуется начинать с составления плана. В плане сеть разделяется на сегменты, подбирается подходящая топология и аппаратное обеспечение.

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией «шина» (рис.1.) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Рис.1. Топология «Шина»

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Так как кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

· характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами в сети.

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

Нарушение целостности сети

Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть «падает».

Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

Концепция топологии сети в виде звезды (рис.2.) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рис.2. Топология «Звезда»

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Достоинства

· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

· Хорошая масштабируемость сети;

· Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

· Высокая производительность сети;

· Гибкие возможности администрирования.

Недостатки

· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;

· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

· Конечное число рабочих станций, т.е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

При кольцевой топологии (рис.3.) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Рис.3. Топология «Кольцо»

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.

Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.

Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub – концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб».

При создании глобальных (WAN) и региональных (MAN) сетей используется чаще всего Ячеистая топология MESH (рис.4.). Первоначально такая топология была создана для телефонных сетей. Каждый узел в такой сети выполняет функции приема, маршрутизации и передачи данных. Такая топология очень надежна (при выходе из строя любого сегмента существует маршрут, по которому данные могут быть переданы заданному узлу) и обладает высокой устойчивостью к перегрузкам сети (всегда может быть найден маршрут, наименее загруженный передачей данных).

Рис.4. Ячеистая топология.

При разработке сети была выбрана топология «звезда» ввиду простой реализации и высокой надежности (к каждому компьютеру идет отдельный кабель).

1) FastEthernet с использованием 2 коммутаторов.(рис. 5)

2 сегмент

1 сегмент

Рис. 6. Топология FastEthernet с использованием 1 маршрутизатора и 2 коммутаторов.

4Схема локальной сети

Ниже представлена схема расположения компьютеров и протяжки кабелей по этажам (рис.7,8).

Рис. 7. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 1 этаже.

Рис. 8. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже.

Данная схема разработана с учетом характерных особенностей здания. Кабели будут расположены под искусственным напольным покрытием, в специально отведенных для них каналах. Протяжка кабеля на второй этаж будет осуществляться через телекоммуникационный шкаф, который расположен в подсобном помещении, которое используется как серверная комната, где располагаются сервер и маршрутизатор. Коммутаторы расположены в основных помещениях в тумбах.

Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов.

Протоколы, использующиеся на каждом уровне модели OSI, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Протоколы уровней модели OSI

Уровень OSI	Протоколы
Прикладной	HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, ModbusTCP, BACnetIP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS
Представления	HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP
Сеансовый	ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS
Транспортный	TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой	IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP
Канальный	STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS
Физический	RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификациистандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX

Следует понимать, что подавляющее большинство современных сетей в силу исторических причин лишь в общих чертах, приближённо, соответствуют эталонной модели ISO/OSI.

Реальный стек протоколов OSI, разработанный как часть проекта, был воспринят многими как слишком сложный и фактически нереализуемый. Он предполагал упразднение всех существующих протоколов и их замену новыми на всех уровнях стека. Это сильно затруднило реализацию стека и послужило причиной для отказа от него многих поставщиков и пользователей, сделавших значительные инвестиции в другие сетевые технологии. В дополнение, протоколы OSI разрабатывались комитетами, предлагавшими различные и иногда противоречивые характеристики, что привело к объявлению многих параметров и особенностей необязательными. Поскольку слишком многое было необязательно или предоставлено на выбор разработчика, реализации различных поставщиков просто не могли взаимодействовать, отвергая тем самым саму идею проекта OSI.

В результате попытка OSI договориться об общих стандартах сетевого взаимодействия была вытеснена стеком протоколов TCP/IP, используемым в Интернете, и его более простым, прагматичным подходом к компьютерным сетям. Подход Интернета состоял в создании простых протоколов с двумя независимыми реализациями, требующимися для того, чтобы протокол мог считаться стандартом. Это подтверждало практическую реализуемость стандарта. Например, определения стандартов электронной почты X.400 состоят из нескольких больших томов, а определение электронной почты Интернета (SMTP) - всего несколько десятков страниц в RFC 821. Всё же стоит заметить, что существуют многочисленные RFC, определяющие расширения SMTP. Поэтому на данный момент полная документация по SMTP и расширениям также занимает несколько больших книг.

Большинство протоколов и спецификаций стека OSI уже не используются, такие как электронная почта X.400. Лишь немногие выжили, часто в значительно упрощённом виде. Структура каталогов X.500 до сих пор используется, в основном, благодаря упрощению первоначального громоздкого протокола DAP, получившему название LDAP и статус стандарта Интернета.

Свёртывание проекта OSI в 1996 году нанесло серьёзный удар по репутации и легитимности участвовавших в нём организаций, особенно ISO. Наиболее крупным упущением создателей OSI был отказ увидеть и признать превосходство стека протоколов TCP/IP.

Для выбора технологии рассмотрим таблицу сравнений технологий FDDI, Ethernet и TokenRing (таблица 2).

Таблица 2. Характеристики технологий FDDI, Ethernet, TokenRing

Характеристика	FDDI	Ethernet	Token Ring
Битовая скорость, Мбит/с	100	10	16
Топология	Двойное кольцо деревьев	Шина/звезда	Звезда/кольцо
Среда передачиданных	Оптоволокно, неэкранированная витая пара категории 5	Толстый коаксиал, тонкий коаксиал,	Экранированная или неэкранированная витая пара, оптоволокно
Максимальная длина сети (без мостов)	(100 км на кольцо)	2500 м	40000 м
Максимальноерасстояние между узлами	2 км (не более 11 дБ потерь между узлами)	2500 м	100 м
Максимальноеколичество узлов	(1000 соединений)	1024	260 для экранированной витой пары, 72 для неэкранированной витой пары

После анализа таблицы характеристик технологий FDDI, Ethernet, TokenRing, очевиден выбор технологии Ethernet (вернее ее модификации FastEthernet), которая учитывает все требованиям нашей локальной сети. Т.к технология TokenRing обеспечивает скорость передачи данных до 16 мбит\сек, то мы ее исключаем из дальнейшего рассмотрения, а из-за сложность реализации технологии FDDI, наиболее разумно будет использовать Ethernet.

7Сетевые протоколы

Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной.

Основная недоработка OSI - непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта - идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми дейтаграммами в OSI не предусмотрена - транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

Сетевые транспортные протоколы обеспечивают базовые функции, необходимые компьютерам для коммуникаций с сетью. Такие протоколы реализуют полные эффективные каналы коммуникаций между компьютерами.

Транспортный протокол можно рассматривать как зарегистрированную почтовую службу. Транспортный протокол гарантирует, что передаваемые данные доходят до заданного адресата, проверяя получаемую от него квитанцию. Он выполняет контроль и исправление ошибок без вмешательства более высокого уровня.

Основными сетевыми протоколами являются:

NWLink IPX/SPX/NetBIOS-совместимый транспортный протокол (NWLink) - это NDIS-совместимая 32-разрядная реализация протокола IPX/SPX фирмы Novell. Протокол NWLink поддерживает два интерфейса прикладного программирования (API): NetBIOS и Windows Sockets. Эти интерфейсы позволяют обеспечить связь компьютеров под управлением Windows между собой, а также с серверами NetWare.

Транспортный драйвер NWLink представляет собой реализацию протоколов низкого уровня NetWare, таких как IPX, SPX, RIPX (Routing Information Protocol over IPX) и NBIPX (NetBIOS over IPX). Протокол IPX управляет адресацией и маршрутизацией пакетов данных внутри сетей и между ними. Протокол SPX обеспечивает надежную доставку данных, поддерживая правильность последовательности их передачи и механизм подтверждений. Протокол NWLink обеспечивает совместимость с NetBIOS за счет уровня NetBIOS поверх протокола IPX.

IPX/SPX (от англ. Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange) - стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare. Протокол IPX обеспечивает сетевой уровень (доставку пакетов, аналог IP), SPX - транспортный и сеансовый уровень (аналог TCP).

Протокол IPX предназначен для передачи дейтограмм в системах, неориентированных на соединение (также как и IP или NETBIOS, разработанный IBM и эмулируемый в Novell), он обеспечивает связь между NetWare серверами и конечными станциями.

SPX (Sequence Packet eXchange) и его усовершенствованная модификация SPX II представляют собой транспортные протоколы 7-уровневой модели ISO. Это протокол гарантирует доставку пакета и использует технику скользящего окна (отдаленный аналог протокола TCP). В случае потери или ошибки пакет пересылается повторно, число повторений задается программно.

NetBEUI - это пpотокол, дополняющий спецификацию интеpфейса NetBIOS, используемую сетевой опеpационной системой. NetBEUI фоpмализует кадp тpанспоpтного уpовня, не стандаpтизованный в NetBIOS. Он не соответствует какому-то конкpетному уpовню модели OSI, а охватывает тpанспоpтный уpовень, сетевой уpовень и подуpовень LLC канального уpовня. NetBEUI взаимодействует напpямую с NDIS уpовня MAC. Таким обpазом это не маpшpутизиpуемый пpотокол.

Транспортной частью NetBEUI является NBF (NetBIOS Frame protocol). Сейчас вместо NetBEUI обычно применяется NBT (NetBIOS over TCP/IP).

Как правило NetBEUI используется в сетях где нет возможности использовать NetBIOS, например, в компьютерах с установленной MS-DOS.

Повторитель (англ. repeater) - предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем повторения электрического сигнала "один в один". Бывают однопортовые повторители и многопортовые. В сетях на витой паре повторитель является самым дешевым средством объединения конечных узлов и других коммуникационных устройств в единый разделяемый сегмент. Повторители Ethernet могут иметь скорость 10 или 100 Мбит/с (FastEthernet), единую для всех портов. Для GigabitEthernet повторители не используются.

Мост (от англ. bridge - мост) является средством передачи кадров между двумя (и более) логически разнородными сегментами. По логике работы является частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит/с (для FastEthernet чаще используются коммутаторы).

Концентратор или хаб (от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Хаб является частным случаем концентратора

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели хабов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи. По этой причине, сетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано хабом от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы - устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизий.

Коммутатор или switch (от англ. - переключатель) Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Это устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в памяти специальную таблицу (ARP-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном и сетевом уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Level 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т.п. Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).

Преобразователь интерфейсов или конвертер (англ. mediaconverter) позволяет осуществлять переходы от одной среды передачи к другой (например, от витой пары к оптоволокну) без логического преобразования сигналов. Благодаря усилению сигналов эти устройства могут позволять преодолевать ограничения на длину линий связи (если ограничения не связаны с задержкой распространения). Используются для связи оборудования с разнотипными портами.

Выпускается три типа конвертеров:

× Преобразователь RS-232 <–> RS-485;

× Преобразователь USB <–> RS-485;

× Преобразователь Ethernet <–> RS-485.

Преобразователь RS-232 <–> RS-485 преобразует физические параметры интерфейса RS-232 в сигналы интерфейса RS-485. Может работать в трех режимах приема-передачи. (В зависимости от установленного в конвертере программного обеспечения и состояния переключателей на плате конвертера).

Преобразователь USB <–> RS-485 - этот конвертер предназначен для организации интерфейса RS-485 на любом компьютере, имеющем интерфейс USB. Конвертер выполнен в виде отдельной платы, подключаемой к разъёму USB. Питание конвертера осуществляется непосредственно от порта USB. Драйвер конвертера позволяет создать для интерфейса USB виртуальный СОМ-порт и работать с ним как с обычным портом RS-485 (по аналогии с RS-232). Устройство обнаруживается сразу при подключении к порту USB.

Преобразователь Ethernet <–> RS-485 - этот конвертер предназначен для обеспечения возможности передачи сигналов интерфейса RS-485 по локальной сети. Конвертер имеет свой IP-адрес (устанавливаемый пользователем) и позволяет осуществить доступ к интерфейсу RS-485 с любого компьютера подключенного к локальной сети и установленным соответствующим программным обеспечением. Для работы с конвертером поставляются 2 программы: Port Redirector – поддержка интерфейса RS-485 (СОМ-порта) на уровне сетевой карты и конфигуратор Lantronix, позволяющий установить привязку конвертера к локальной сети пользователя, а также задать параметры интерфейса RS-485 (скорость передачи, количество бит данных и т.д.) Конвертер обеспечивает полностью прозрачную приемо-передачу данных в любом направлении.

Маршрутиза́тор или ро́утер (от англ. router) - сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети.

Традиционно, маршрутизатор использует таблицу маршрутизации и адрес получателя, который находится в пакетах данных, для дальнейшей передачи данных. Выделяя эту информацию, он определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные и направляет пакет по этому маршруту. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя (англ. NAT, Network Address Translation), фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы DSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное устройство, так и PC компьютер, выполняющий функции простейшего роутера.

Моде́м (аббревиатура, составленная из слов мо дулятор-дем одулятор) - устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Конечное сетевое оборудование является источником и получателем информации, передаваемой по сети.

Компьютер (рабочая станция) , подключенный к сети, является самым универсальным узлом. Прикладное использование компьютера в сети определяется программным обеспечением и установленным дополнительным оборудованием. Для дальних коммуникаций используется модем, внутренний или внешний. С точки зрения сети, «лицом» компьютера является его сетевой адаптер. Тип сетевого адаптера должен соответствовать назначению компьютера и его сетевой активности.

Сервер является также компьютером, но с большими ресурсами. Это подразумевает его более высокую сетевую активность и значимость. Серверы желательно подключать к выделенному порту коммутатора. При установке двух и более сетевых интерфейсов (в том числе и модемного подключения) и соответствующего программного обеспечения сервер может играть роль маршрутизатора или моста. Серверы, как правило, должны иметь высокопроизводительную операционную систему.

В таблице 5 приведены параметры типовой рабочей станции и ее стоимость для разрабатываемой локальной сети.

Таблица 5.

Рабочая станция

			Системный блок.GH301EA HP dc5750 uMT A64 X2-4200+(2.2GHz),1GB,160GB,ATI Radeon X300,DVD+/-RW,Vista Business
			Компьютер Hewlett-Packard GH301EA серии dс 5750. Данный системный блок оборудован процессором AMD Athlon™ 64 X2 4200+ c частотой 2.2 ГГц, 1024 Mб оперативной памяти DDR2, жестким диском на 160 Гб, DVD-RW приводом и установленной ОС Windows Vista Business.
			Цена:16 450.00 руб.
				Монитор. TFT 19 “Asus V W1935
				Цена:6 000,00 руб.
Устройства ввода
Мышь		Genius GM-03003				172 руб.
Клавиатура					208 руб.
Общая стоимость						22 830 руб.

В Таблице 6 приведены параметры сервера.

Таблица 6.

Сервер

			DESTEN Системныйблок DESTEN eStudio 1024QM
			Процессор INTEL Core 2 Quad Q6600 2.4GHz 1066MHz 8Mb LGA775 OEM Материнскаяплата Gigabyte GA-P35-DS3R ATX Модульпамяти DDR-RAM2 1Gb 667Mhz Kingston KVR667D2N5/1G - 2 Жесткийдиск 250 Gb Hitachi Deskstar T7K500 HDP725025GLA380 7200RPM 8Mb SATA-2 - 2 Видеоадаптер 512MB Zotac PCI-E 8600GT DDR2 128 bit DVI (ZT-86TEG2P-FSR) Привод DVD RW NEC AD-7200S-0B SATA ЧерныйКорпус ZALMAN HD160XT BLACK.
			Цена:50 882.00 руб.
			Монитор. TFT 19 “Asus V W1935
			Тип: ЖК Технология ЖК: TN Диагональ: 19" Формат экрана: 5:4 Макс. разрешение: 1280 x 1024 Входы: VGA Вертикальная развертка: 75 Гц Горизонтальная развертка: 81 КГц
			Цена: 6 000,00 руб.
Устройства ввода
Мышь		Genius GM-03003			172 руб.
Клавиатура	Logitech Value Sea Grey (refresh) PS/2			208 руб.
Общая стоимость					57 262 руб.

В программное обеспечение сервера входят:

× Операционная система WindowsServer 2003 SP2+R2

× Пакетпрограмм ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (серверная лицензия)

× Программа для администрирования сети SymantecpcAnywhere 12 (сервер)

В программное обеспечение рабочей станции входят:

× Операционная система WindowsXPSP2

× Антивирусная программа NOD 32 AntiVirusSystem.

× Пакетпрограмм Microsoft Office 2003 (pro)

× Пакет программ ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (клиентская лицензия)

× Программа для администрирования сети Symantec pcAnywhere 12 (клиент)

× Пользовательские программы

Для реальных сетей важен такой показатель производительности, как показатель использования сети (networkutilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определения показателя использования сети, для этого предназначены специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости аппаратно-программные средства типа анализаторов протоколов.

Считается, что для загруженных систем Ethernet и FastEthernet хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее.

Для проведения расчетов и выводов следует рассчитать производительность в каждом сегменте сети.

Вычислим полезную нагрузку Pп:

где n – количество сегментов проектируемой сети.

P0 = 2*16 = 32Мбит/сек

Полная фактическая нагрузка Pф рассчитывается с учетом коллизий и величины задержек доступа к среде передачи данных:

, Мбит/с,

(3)

где к – задержка доступа к среде передачи данных: для семейства технологий Ethernet – 0,4, для TokenRing – 0,6, для FDDI – 0,7.

Рф = 32*(1+0.4) = 44,8 Мбит/с

Т. к. фактическая нагрузка Pф > 10 Мбит/с, то, как и предполагалось ранее, данную сеть невозможно реализовать с помощью стандарта Ethernet, необходимо применить технологию FastEthernet (100 Мбит/с).

Т.к. данной в сети мы не используем концентраторы, то рассчитывать время двойного оборота сигнала не требуется.(Сигнал коллизий отсутствует)

В таблице 7 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах. (Вариант 1 ).

Таблица 6.

В Таблице 8 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах и 1 маршрутизаторе. (Вариант 2 ).

Таблица 8.

№	Наименование		Цена за 1 ед. (руб.)	Всего (руб.)
1	Вилки RJ-45	86	2	172
2	Кабель RJ-45 UTP, lev.5e	980м.	20	19 600
3	Коммутатор TrendNet N-Way Switch TEG S224 (10/100Mbps, 24 port, +2 1000Mbps Rack Mount)	2	3714	7 428
4	Маршрутизатор , Router D-Link DIR-100	1	1 250	1 250
5	Рабочая станция	40	22 830	913 200
6	Сервер Sunrise XD (Tower/RackMount)	1	57 262	57 262
Итого:				998912

В итоге получаем два варианта сети, которые не значительно отличаются по стоимости и отвечают стандартам построения сети. Первый вариант сети уступает второму варианту, в показателе надежности, даже несмотря на то, что проектирование сети по второму варианту незначительно дороже. Следовательно, наилучший вариант построения локальной сети будет вариант два – локальная сеть, построенная на 2 коммутаторах и маршрутизаторе.

Для надёжной работы и повышения производительности сети следует вносить изменения в структуру сети только с учётом требований стандарта.

Для защиты данных от вирусов необходимо установить антивирусные программы (например, NOD32 AntiVirusSystem), а для восстановления повреждённых или ошибочно удалённых данных следует использовать специальные утилиты (например, утилиты, входящие в состав пакета NortonSystemWorks).

Хотя сеть построена с запасом производительности, всё равно следует беречь сетевой трафик, поэтому с помощью программы для администрирования следить за целевым использованием внутрисетевого и интернет-трафика. Благотворно на производительности сети скажется использование служебных приложений NortonSystemWorks(таких как дефрагментация, чистка реестра, исправление текущих ошибок с помощью WinDoctor), а так же регулярной антивирусной проверки в ночное время. Также следует разделить во времени загрузку информации из другого сегмента т.е. постараться чтобы каждый сегмент обращался к другому в отведённое ему время. Установка программ, не имеющих отношения к непосредственной области деятельности компании, должна пресекаться администратором. При монтаже сети необходимо маркировать кабель, чтобы не столкнуться с трудностями при обслуживании сети.

Монтаж сети следует осуществлять через существующие каналы и короба.

Для надежной работы сети необходимо наличие сотрудника отвечающего за всю локальную сеть и занимающегося ее оптимизацией и повышением производительности.

Периферийное (принтеры, сканеры, проекторы) оборудование следует устанавливать уже после конкретного распределения обязанностей рабочих станций.

В целях профилактики следует периодически проверять целостность кабелей в секретном полу. При демонтаже оборудования следует аккуратно обращаться с оборудованием, для возможности его последующего использования.

Кроме того, необходимо ограничить доступ в серверную комнату и к тумбам с коммутаторами.

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер – СПб. Питер 2004

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/

3. В.М. Шек, Т.А. Кувашкина «Методические указания для курсового проектирования по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникаций» - Москва, 2006

4. http://catalog.sunrise.ru/

5. В.М. Шек. Лекции по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации», 2008г.