МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КУРСОВАЯ ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ РАБОТА (ПРОЕКТ) РУКОВОДИТЕЛЬ доц., к.т.н. В.П. Калюжный должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ КУРСОВАЯ РАБОТА ОБЪЕДИНЕННАЯ ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ по дисциплине: ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГР. № подпись, дата Санкт-Петербург инициалы, фамилия Оглавление КУРСОВАЯ РАБОТА....................................................................................................................................... 0 Список используемых сокращений ........................................................................................................... 1 Техническое задание .................................................................................................................................. 4 Введение ...................................................................................................................................................... 4 Раздел 1. Выбор технологии построения локальной сети ....................................................................... 5 1.1 Сетевые технологии локальных сетей Ethernet .................................................................................. 6 1.2 Сетевые технологии локальных сетей ATM ........................................................................................ 8 1.3 Мой выбор технологии для построения локальной сети .................................................................. 9 Раздел 2. Выбор сетевых устройств ........................................................................................................... 9 2.1 Активное сетевое оборудование ......................................................................................................... 9 2.1.1 Сетевые адаптеры ............................................................................................................................10 2.1.2 Сетевой коммутатор .........................................................................................................................11 2.1.3 Маршрутизатор ................................................................................................................................11 2.2 Пассивное сетевое оборудование .....................................................................................................12 2.2.1 Витая пара .........................................................................................................................................12 2.2.2 Коаксиальный кабель ......................................................................................................................14 2.3 Мой выбор сетевых устройств ...........................................................................................................16 Раздел 3. Выбор сетевой операционной системы .................................................................................17 3.1 Microsoft Windows ...............................................................................................................................17 3.2 Unix-подобные ОС ...............................................................................................................................20 3.3 Мой выбор сетевой ОС .......................................................................................................................21 Раздел 4. Расчет объединенной локальной сети ...................................................................................21 4.1 Расчет номеров подсетей ...................................................................................................................22 4.2 Расчет диапазонов IP-адресов ...........................................................................................................23 4.3 Определение широковещательного запроса ...................................................................................24 Раздел 5. Практическая реализация сетевых настроек .........................................................................26 Заключение ................................................................................................................................................28 Список литературы ....................................................................................................................................29 Приложение А............................................................................................................................................30 Приложение B ............................................................................................................................................30 Список используемых сокращений ПК – персональный компьютер; ОС – операционная система; OSI (Open System Interconnection) — Взаимодействие Открытых Систем; MSAU (Multi-Station Access Unit) – многостанционное устройство доступа; ATM (Asynchronous Transfer Mode) – Асинхронный Режим Передачи; ARCnet (Attached Resource Computer Network) – компьютерная сеть соединенных ресурсов; AR (Access Rate) – (общая) скорость доступа (для канала); CIR (Commited Interface Rate) – гарантированная скорость передачи (данных по каналу); IBM (International Business Machines ) – транснациональная корпорация, один из крупнейших в мире производителей и поставщиков аппаратного и программного обеспечения, а также ИТ-сервисов и консалтинговых услуг; TP-PMD – (Twisted-Pair Physical Media Dependent standard) предназначено для реализации перехода с оптических магистральных линий на витую пару в горизонталях; FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распределенных данных; AM (Active Monitor) – активный монитор; CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) – Множественный доступ с контролем несущей/ Обнаружение Коллизий; UTP (Unshielded Twisted Pair) – Неэкранированная Витая пара; PPP (Point-to-Point Protocol) – протокол «точка-точка»; IP-межсетевой протокол; NIC (Network Interface Card) – адаптер сетевого интерфейса; ARP (Address Resolution Protocol) – адресный протокол; LAN (Local Area Network) – локальные вычислительные сети; TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей; BNC-коннектор (Bayonet Neill Concelman) – служит для подключения тонкого коаксиального кабеля; ATX (Advanced Technology Extended) – форм-фактор (стандарт, задающий габаритные размеры технического изделия) персональных настольных компьютеров; USB (Universal Serial Bus) – последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике; MAC (Media Access Control) – подуровень канального уровня модели OSI; VPN (Virtual Private Network ) – виртуальная частная сеть, обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет); WAN (Wide Area Network) – компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров; PCI (Peripheral component interconnect) – шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера; SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол управления сетями связина основе архитектуры UDP; SSH (Secure SHell) – сетевой протокол сеансового уровня, позволяющий производить удалённое управление операционной системой; Telnet (TErminaL NETwork) – сетевой протокол для реализации текстового интерфейса по сети; NCP (Network Control Protocol) – протокол управления сетью; LCP (Link Control Protocol) – протокол управления соединением; API (application programming interface) – Интерфейс программирования приложений; Техническое задание Количество сетей: 1 Количество подсетей: 3 Маска подсети : 255.255.255.240 Количество узлов (хостов) в каждой из подсетей: 7 6 12 В каждой подсети, узлы объединяются с помощью коммутаторов. Скорость внутри подсетей: 1- 1 Гбит/cек., 2,3- 100 Мбит/сек. Максимальное расстояние между узлами подсети не более 100 метров. Подсети подключаются к интернету на основе протокола РРР с помощью маршрутизатора. Привести настройку одного из внутренних интерфейсов. Введение С увеличением ПК на рынке возрастает спрос на сетевые технологии. В особенности на локальные сети, к примеру в небольших фирмах по типу bibus holding., различных мелких офисного типа требуется постоянные каналы связи для передачи данных и информации внутри фирм. Что вообще такое компьютерная сеть? Это совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети. Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах предприятий и организаций. В ближайшее время компьютеры уже не стоит рассматривать как отдельные устройства для обработки информации. С развитием информационных технологий и сетей ПК уже представляет собой “канал” для доступа в сеть, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями. Технологии сетей за последние годы развиваются настолько стремительно ,что вскоре ожидается выход устройств предназначенных только для выхода в сеть. Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик. В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами: объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями); локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой; В данной курсовой работе будет выбрана одна из технологий построения локальных сетей (Ethernet, FDDI и т.п.), организована и построена локальная вычислительная сеть. Будет учтено задание для выбора технических средств, а так же будет приведен пример логического расчета сети. Раздел 1. Выбор технологии построения локальной сети Сетевая технология — это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств — маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети. Сетевая технология или архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet,, ArcNet, ATM. Проанализируем две наиболее популярные и прогрессивные современные технологии, их достоинства и недостатки и выберем наиболее подходящую технологию построения локальной сети. 1.1 Сетевые технологии локальных сетей Ethernet Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring. Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”, а метод доступа CSMA/CD. В данной курсовой работе был выбран стандарт IEEE802.3 модификации: 10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м. В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда. Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации: 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; 100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; 100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м; . Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet – обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта: 1000BASE-SX – применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм. 1000BASE-LX – используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм. 1000BASE-CX – используется экранированная витая пара. 1000BASE-T – применяется счетверенная неэкранированная витая пара. Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть. Достоинства Ethernet: Дешевизна. Большой опыт использования. Продолжающиеся нововведения. Богатство выбора оборудования. Многие изготовители предлагают аппаратуру построения сетей, базирующуюся на Ethernet. Недостатки Ethernet: Возможность столкновений сообщений (коллизии, помехи). В случае большой загрузки сети время передачи сообщений непредсказуемо. 1.2 Сетевые технологии локальных сетей ATM Технология асинхронной передачи данных предназначена для устранения проблем в сети, связанных с возникновением больших задержек с сети. Продукты ATM обеспечивают поддержку передачи данных на скоростях от 25 Мбит/с по неэкранированной и экранированной витым парам, 155 Мбит/с по среде UTP и ВОЛС, до 4,8 Гбит/с на линиях ВОЛС. В отличие от традиционных сетевых технологий Ethernet, технология ATM не имеет физических или архитектурных ограничений. Современные продукты ATM обеспечивают поддержку передачи данных на скоростях от 25 Мбит/с по неэкранированной витой паре (UTP) и экранированной витой паре (STP), 155 Мбит/с по среде UTP и оптоволокну, и от 622 Мбит/с до 4,8 Гбит/с по оптоволокну. Быстрая аппаратная коммутация, позволяет оперативно маршрутизировать потоки данных в сети еще на уровне проектирование СКС. Кроме того, технология ATM предполагает использование единого способа передачи данных по сети, что позволяет применять данную технологию при построении сетей различного типа. Единовременная передача по сети данных различного типа: голоса, видео и традиционных данных. Гибкая полоса пропускания, позволяющая использовать технологию АТМ для подключения наиболее требовательных к ширине полосы пропускания приложений: мультимедиа и средств видеокоммуникаций.[6] Достоинства ATM: Обеспечение параллельной передачи. Высокая скорость передачи данных. Передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством. Недостатки: Высокая стоимость оборудования. 1.3 Мой выбор технологии для построения локальной сети Для построения своей локальной сети я выберу модификацию 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче данных участвуют 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц. Расстояние до 100 метров. Раздел 2. Выбор сетевых устройств 2.1 Активное сетевое оборудование Активное сетевое оборудование это оборудование, содержащее электронные схемы, получающее питание от электрической сети или других источников и выполняющее функции усиления, преобразования сигналов и иные. Это означает способность такого оборудования обрабатывать сигнал по специальным алгоритмам. В сетях происходит пакетная передача данных, каждый пакет данных содержит также техническую информацию: сведения о его источнике, цели, целостности информации и другие, позволяющие доставить пакет по назначению. Активное сетевое оборудование не только улавливает и передает сигнал, но и обрабатывает эту техническую информацию, перенаправляя и распределяя поступающие потоки в соответствии со встроенными в память устройства алгоритмами. Эта «интеллектуальная» особенность, наряду с питанием от сети, является признаком активного оборудования. 2.1.1 Сетевые адаптеры Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время, особенно в персональных компьютерах, сетевые платы довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации. Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции MAC-уровня (англ. MAC-PHY), скорость развита до 1 Гбит/сек, а также есть большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритезации кадров, функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служить адаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100. 2.1.2 Сетевой коммутатор Сетевой коммутатор — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались. Свичи подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные свичи позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление свичем может осуществляться посредством протокола Webинтерфейса, SNMP, RMON и т.п. 2.1.3 Маршрутизатор Маршрутизатор — сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором. Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3 сетевой модели OSI, нежели коммутатор и сетевой мост. Маршрутизатор имеет один или несколько физических интерфейсов (портов) для подключения локальных сетей или удаленных соединений. Каждому физическому интерфейсу ставится в соответствие одна или несколько IP-(под)сетей, узлы которых имеют с ним непосредственную связь (на 1-2 уровне модели OSI). Маршрутизатор обеспечивает межсетевую передачу пакетов между узлами (хостами и другими маршрутизаторами) доступных ему подсетей. Маршрутизатор выполняет сразу несколько функций: он может защитить локальную сеть от проникновения злоумышленников извне, ограничить доступ к определенным сайтам для пользователей, также он позволяет автоматически назначать IP-адреса в локальной сети. 2.2 Пассивное сетевое оборудование Пассивное сетевое оборудование – оборудование, не получающее питание от электрической сети или других источников, и выполняющее функции распределения или снижения уровня сигналов. Например, кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара), вилка/розетка , патч-панель, балун для коаксиальных кабелей и т. д. Также, к пассивному оборудованию иногда относят оборудование трассы для кабелей: кабельные лотки, монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы. Существует три основных вида кабелей: Витая пара, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. 2.2.1 Витая пара Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник. Обеспечивает высокую скорость соединения - до 100 мегабит/с (Около 10-12 Мб/Сек) или до 200Мбит в режиме full-duplex. При использовании гигабитного оборудования достижимы скорости до 1000 Мбит. [9] Существует неэкранированная (UTP) и экранированная (STP) витая пара, помимо обычной изоляции у второго типа витой пары существует защитный экран, по структуре и свойствам напоминающий фольгу. В зависимости от этого определяют разновидности данной технологии: Незащищенная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) — отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары. Фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair) — также известна как F/UTP присутствует один общий внешний экран в виде фольги. Защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки. Фольгированная экранированная витая пара (S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке. Незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP — Screened Foiled Unshielded twisted pair) — двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты. Достоинства витой пары: Кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Дешевизна и доступность. Легко ремонтируется и наращивается. В основанных на витой паре сетях можно использовать различные нестандартные проводники, позволяющие получить новые характеристики и свойства сети. Недостатки витой пары: Сильное воздействие внешних электромагнитных наводок. Возможность утечки информации. Сильное затухание сигналов. При высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала. [10] 2.2.2 Коаксиальный кабель Коаксиальный кабель, также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Коаксиальный кабель состоит из: Оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала; Внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава; Изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников; Внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п. Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности. Достоинства каксиального кабеля: Широкополосный кабель может использоваться для передачи речи, данных, радио, телевидения и видео. Кабель относительно просто устанавливать. Коаксиальные кабели имеют доступную цену по сравнению с другими типами кабелей. Высокочастотные приложения (до 4 ГГц на расстояниях до нескольких сотен метров). Широкая полоса пропускания. Стабильные характеристики для широких рабочих областей частот. Сравнительно малое затухание. Недостатки коаксиального кабеля: Он легко повреждается и иногда с ним трудно работать, особенно в случае толстого коаксиального кабеля. С коаксиальным кабелем труднее работать, чем с кабелем на витой Некоторые толстые коаксиальные кабели дороже устанавливать, паре. особенно если их нужно проложить через существующие проводки для кабелей. Коннекторы могут быть дорогими. Коннекторы трудно устанавливать. Коаксиальный кабель предоставляет ограниченную по сравнению с оптоволокном полосу пропускания. 2.3 Мой выбор сетевых устройств При реализации своей локальной сети я выберу следующее сетевое оборудование. Активное сетевое оборудование: Сетевой адаптер/хаб: GINZZU GR-487UAB (стоимость 880 рублей)– PCI-адаптер Gigabit Ethernet с медным портом 10/100/1000Mбит/с. Поддерживает функцию Wake-On-LAN, которая позволяет удаленно управлять питанием компьютеров. Коммутаторы: Описание Коммутатор TP-Link TL-SG1016D-08D. Простые и дешевые коммутаторы с Gigabit Ethernet, обеспечивающими подключение по существующему кабелю категории 5е на основе витой пары. Могут быть вмонтированы в стойку. 1. Для первой подсети будем использовать TP-Link TL-SG1008D (стоимость 3219 рублей) Коммутатор снабжен 8 портами 10/100/1000. 2. Для второй подсети будем использовать TP-Link TL-SG1008D (стоимость 3219 рублей) Коммутатор снабжен 8 портами 10/100/1000. 3. Для третьей подсети мы также будем использовать TP-Link TLSG1016D-08D (стоимость 3990 рублей) Коммутатор снабжен 16 портами 10/100/1000. Выбор этих моделей коммутаторов объясняется тем, что они просты в настройке и эксплуатации, а также эти модели обладают хорошим соотношением цены и качества. Маршрутизатор: Модель Cisco-881-k9 (стоимость 21 590 рублей подходит для создания и усовершенствования ИТ-структуры малых и средних организаций с числом пользователей 15-25 чел., уделяющих особое внимание безопасности. Оборудование соответствует международным стандартам и имеет все необходимые сертификаты. Пассивное оборудование: Кабель: Витая пара UTP категории 5е, многожильный (для соединения кабелей UTP с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45). Кабель 301 м.(стоимость 6600 рубля) Розетка RJ-45 (стоимость 250 рублей) Вилка RJ-45(25 шт. в упаковке) (стоимость 49 рублей) Раздел 3. Выбор сетевой операционной системы Операционная система — комплекс программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, организующий работу с файлами и выполнение прикладных программ, осуществляющий ввод и вывод данных. На сегодняшний день, операционная система — это первый и основной набор программ, загружающийся в компьютер. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например предоставление общего пользовательского интерфейса. Сегодня наиболее известными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и UNIX-подобные системы. Рассмотрим основные операционные системы, их недостатки и достоинства и выберем подходящую ОС. 3.1 Microsoft Windows Достоинства Microsoft Windows: Удобство и поддержка устройств. После установки в Windows драйвера, обеспечивающего поддержку данного устройства (то есть настраивающего Windows на особенности данного устройства) все Windows-программы могут работать с этим устройством. Программы (драйверы) для поддержки наиболее распространенных устройств входят в Windows, а для остальных устройств поставляются вместе с этими устройствами или контролёрами. Единый пользовательский интерфейс Windows представляет программистам все необходимые средства для создания пользовательского интерфейса, поэтому программисты пользуются ими, а не изобретают аналогичные собственные средства. Вследствие этого пользовательский интерфейс Windows-программ в значительной степени унифицирован, и пользователям не требуется изучать для каждой программы новые принципы организации взаимодействия с этой программой. Поддержка масштабируемых шрифтов В таких приложениях, как редактирование документов, издательское и рекламное дело, создание таблиц или презентаций и т.д., необходимо использование большого количества шрифтов – текстовых, заголовочных, декоративных, пиктографических и других, причем символы этих шрифтов могут потребоваться в самых различных размерах. Масштабируемые шрифты (в отличие от растровых) содержат не растровые (поточечные) изображения символов некоторого фиксированного размера, а описание контуров символов, позволяющие строить символы любого нужного размера. Поддержка мультимедиа Одним из усовершенствований Windows явилась поддержка мультимедиа. При подключении соответствующих устройств Windows может воспринимать звуки от микрофона, компакт-диска или MIDI – синтезатора, изображения от цифровой видеокамеры или с компакт-диска, выводить звуки и движущиеся изображения. Это открывает большие возможности для обучающих, игровых и других программ, позволяя делать общение с компьютером более лёгким и приятным даже для непрофессионалов. Многозадачность. Windows обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключения с одной программы на другую. Средства обмена данными Средства обмена данными между Windows-программами существенно помогают работе пользователей и облегчают им решение сложных задач, требующих использование более чем одной программы. Совместимость с DOS-программами. в среде Windows не вынуждает отказываться от использования DOS программ. Более того, для запуска DOS программ, как правило, нет необходимости выходить из Windows. Однако следует заметить, что DOS программы под управлением Windows выполняются медленнее. Возможности для разработчиков. Все перечисленные ниже особенности Windows удобны и для разработчиков программ. Например, имеющиеся в Windows стандартные средства для создания пользовательского интерфейса делает ненужным изобретения собственных средств. Поддержка устройств (принтеров, мониторов и т.д.) в Windows снимает его заботу с разработчиков программ. Недостатки Windows: Главный недостаток Windows состоит в том, что описанные преимущества Windows достигаются за счет значительного увеличения нагрузки на аппаратные средства компьютера. Графический интерфейс, поддержка масштабируемых шрифтов, поддержка многозадачности и т.д. требуют большой мощности процессора, значительной оперативной памяти и дискового пространства. При этом часто программы с приблизительно одинаковыми возможностями для DOS и для Windows отличаются по требованиям к компьютерным ресурсам в несколько раз. Так, Microsoft Word для DOS может работать на компьютере без жёсткого диска и требует всего 512 килобайт ОЗУ. Использование Windows нецелесообразно в следующих случаях: - Для приложений, в которых графический интерфейс и многозадачные возможности Windows не нужны: например, на рабочих местах операторов в банках, торговых работников и т.д. - Для приложений, в которых необходимо обеспечить особо высокое быстродействие обработки. - Для задач, удовлетворительное решение которых обеспечивается имеющимися программами, работающими в среде DOS, UNIX и т.д. Имеет свои негативные стороны и программирование под Windows. Дело в том, что Windows в принудительном порядке заставляет программистов использовать средства программного интерфейса Windows (API) - это более 600 функций. Кроме того, программист должен для этого свободно владеть весьма сложными концептуальными понятиями объектноориентированного программирования, оперировать с объектами, сообщениями, разделяемыми ресурсами и т.д. [13] 3.2 Unix-подобные ОС Достоинства Linux: Доступность Линукс - бесплатная операционная система, которая не требует покупки лицензии. Безопасность Бесплатность Linux делает нецелесообразным создание вирусов для этой ОС. У Linux имеется обширная языковая поддержка (более чем 40 языков), словари и тезаурусы для 70 языков и диалектов, а также для языков с направлением письма справа налево. Все офисные программы сделаны по аналогии с Microsoft Office (например, Word – Writer, Calc – Excel, Impress – Power Point и т.д.). Мало того, можно работать с программами Мicrosoft Оffice, не переводя их в формат Linux. Это гибкая ОС. Пользователь может выбрать тот дистрибутив Linux, который больше подходит для решения его задач, а затем ещё и оптимизировать систему «под себя». Для большинства настроек сейчас уже не требуется лезть в консоль или править конфигурационные файлы, все делается через графический интерфейс. Недостатки Linux: Требовательность Предоставляя пользователю большие возможности в плане управления системой, Linux и требует от пользователя чуть больше. Там, где пользователю Windows достаточно кликнуть «ОК» пользователю Linux возможно придётся выбрать одну из возможных опций и только после этого кликнуть «ОК». информации, Подобная требовательность рассчитанной подготовленности. На самом на деле, облегчается пользователей разного требовательность Linux обилием уровня кажется недостатком только для начинающих. Те, кто пользуются Linux не первый день, причисляют её к достоинствам. 3.3 Мой выбор сетевой ОС В моей сети наиболее подходящей ОС будет Unix-подобная опреационная система Linux. Эта ОС стабильна и надежна в работе, а также не требовательна к возможностям компьютера. Также она бесплатна. Я выбрал Ubuntu 18.04 LTS (Bionic Beaver) , так как это самая последняя версия ОС. Версия ядра: 4.2. Окончание срока поддержки: 2024 года. Раздел 4. Расчет объединенной локальной сети Логический расчет объединенной локальной сети включает в себя следующее: 1.Расчет номеров подсетей; 2.Расчет диапазонов 1Р адресов для каждой из подсети; 3.Определение широковещательного запроса (broadcast). Использование маски дает возможность организовать в одной сети несколько подсетей. Стандартной маской для сетей класса С является маска 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000), которая обеспечивает 254 адреса узлов в сети. Согласно варианту используется маска 255.255.255.240. 4.1 Расчет номеров подсетей Пусть задана сеть из класса С: номер сети равен 192.168.50.0. Существует возможность забрать из младшего октета IР-адреса несколько битов на нужды организации подсети данной сети. Пусть это будут 4 бита, оставшиеся 4 бита пойдут на IР-адреса в каждой из подсетей, которые должны образоваться после такого выбора. Сначала определим номера подсети в сети с номером 192.168.50.0. Четыре бита, внедренные на подсеть могут образовать шестнадцать двоичных чисел, из этого числа следует исключить числа 0000 и 1111, так как они не могут использоваться, оставшиеся четырнадцать чисел: 0001;0010;0011;0100;0101;0110;0111;1000; 1001;1010;1011;1100;1101;1110, которые и образуют четырнадцать подсетей с номерами: .00010000 (192.168.50.16) .00100000 (192.168.50.32) .00110000 (192.168.50.48) .01000000 (192.168.50.64) .01010000 (192.168.50.80) .01100000 (192.168.50.96) .01110000 (192.168.50.112) .10000000 (192.168.50.128) .10010000 (192.168.50.144) .10100000 (192.168.50.160) .10110000 (192.168.50.176) .11000000 (192.168.50.192) .11010000 (192.168.50.208) .11100000 (192.168.50.224) 4.2 Расчет диапазонов IP-адресов Определим непересекающиеся пространства IP-адресов для первой и последней из четырнадцати подсетей. Четыре бита, оставшихся от байта и предназначенные для адресации узлов. Эти четыре бита могут образовывать 16 двоичных комбинаций, каждая из которых адресует узел подсети. Числа 0000 и 1111 использовать нельзя. Следовательно, остается 16 – 2 = 14 комбинаций. Разные маски в разных подсетях одной сети выбирать нельзя, так как пространства IP-адресов будут перекрываться. IP адреса для первой подсети получаются путем присоединения к двоичному коду 0001 всех допустимых четырнадцати комбинаций, выделенных под узлы. IP адреса для второй подсети получаются путем присоединения к двоичному коду 0010 всех допустимых четырнадцати комбинаций, выделенных под узлы. В моем варианте в первом помещении находится 7 хостов. Значит диапазон IP-адресов для первого помещения будет: .00010001 (192.168.50.17) .00010010 (192.168.50.18) .00010011 (192.168.50.19) .00010100 (192.168.50.20) .00010101 (192.168.50.21) .00010110 (192.168.50.22) .00010111 (192.168.50.23) Во втором помещении находится 6 хостов. Значит диапазон IP-адресов для второго помещения будет: .00100001 (192.168.50.33) .00100010 (192.168.50.34) .00100011 (192.168.50.35) .00100100 (192.168.50.36) .00100101 (192.168.50.37) .00100110 (192.168.50.38) В третьем помещении находится 12 хостов. Значит диапазон IP-адресов для третьего помещения будет: .00110001 (192.168.50.49) .00110010 (192.168.50.50) .00110011 (192.168.50.51) .00110100 (192.168.50.52) .00110101 (192.168.50.53) .00110110 (192.168.50.54) .00110111 (192.168.50.55) .00111000 (192.168.50.56) .00111001 (192.168.50.57) .00111010 (192.168.50.58) .00111011 (192.168.50.59) .00111100 (192.168.50.60) 4.3 Определение широковещательного запроса Выберем широковещательные запросы, которые могут достигать всех узлов в сети, не ограничиваясь подсетью: 192.168.50.255 - broadcast нa всю сеть. Выберем широковещательные запросы для подсетей: Номер первой подсети в сети 192.168.50.0 с маской 240: .00010000 (192.168.50.16) broadcast для первой подсети: .00011111 (192.168.50.31) Номер второй подсети в сети 192.168.50.0 с маской 240: .00100000 (192.168.50.32) broadcast для второй подсети: .00101111 (192.168.50.47) Номер третьей подсети в сети 192.168.50.0 с маской 240: .00110000 (192.168.50.48) broadcast для третьей подсети: .00111111 (192.168.50.63) Раздел 5. Практическая реализация сетевых настроек Для реализации сетевых настроек в UNIX-подобных ОС используются 2 команды: − ifconfig - конфигурация интерфейса. Формат команды ifconfig: ifconfig_номер интерфейса_IP-адрес_маска подсети_широковещательный запрос. Если ifconfig введен без параметров, система показывает настройки всех интерфейсов. − route - указывает маршруты, занося их в IР-таблицу маршрутов. Эта таблица является основой всей IР-маршрутизации. Если route ввести без параметров, то система покажет таблицу IР-маршрутов. Маска подсети выполняет две функции: позволяет разбивать сеть на подсети, и с ее помощью определяется номер сети. Широковещательный адрес (broadcast) указывает на то, каким узлам данной сети происходит широковещательный запрос. Наличие числа 255 в последнем октете указывает на то, что широковещательный запрос предназначен всем в данной сети, если даже она разбита на две подсети. Для интерфейсов хостов сети 192.168.50.16: #ifconfig_eth0_192.168.50.17_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50. 31 #ifconfig_eth0_192.168.50.21_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50.3 1 Для интерфейсов хостов сети 192.168.50.32: #ifconfig_eth1_192.168.50.33_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50. 47 #ifconfig_eth1_192.168.50.38_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50. 47 Для интерфейсов хостов сети 192.168.50.48: #ifconfig_eth2_192.168.50.49_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50. 63 #ifconfig_eth2_192.168.50.60_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50.6 3 После того, как интерфейс перенастроен, вводим команды ifconfig без параметра и утверждаемся, что настройки введены. #ifconfig_eth0_192.168.50.17_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50.3 1 #ifconfig_eth1_192.168.50.33_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50.4 7 #ifconfig_eth2_192.168.50.49_netmask_255.255.255.240_broadcast_192.168.50.6 3 Перейдем к настройке шлюза: у шлюза есть одно PPP-соединение с внешним миром, через внешний интерфейс, и одно IP- соединение, через внутренний интерфейс 192.168.50.0 Для маршрутизации сети 192.168.50.0 проводятся следующие настройки: root#route_add_net_192.168.50.16_netmask_255.255.255.240_eth0 root#route_add_net_192.168.50.32_netmask_255.255.255.240_eth1 root#route_add_net_192.168.50.48_netmask_255.255.255.240_eth2 root#route_add_net_192.168.50.1_netmask_255.255.255.0_eth3 root#route_add_default_gwppp0 Последняя команда указывает на то, что все пакеты, назначение которых маршрутизатору неизвестно, будут перенаправлены на маршрутизатор провайдера, который и будет знать, куда отправлять эти пакеты дальше. Заключение Нами была выполнена задача построения и расчета настроек локальной сети, а так же выбора подходящего ПО и оборудования. В итоге мы видим, что построение локальной сети – это трудоемкий и сложный процесс, который включает в себя множество этапов. Была рассчитана локальная сеть по всем требованиям, предъявляемым к сетям Ethernet. Все рассчитанные параметры удовлетворяют критериям работоспособности сети. Рассчитанная сеть может подлежать модернизации с повышением требований. Список литературы 1. Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети. - М.: Постмаркет, 2007. 2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: "Питер", 2004. 3. Бибус Г.Х., Кондратенко С.В. ” Bibus technology”. - М.: 2013. 4. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы сетей передачи данных. - СПб.: "Питер", 2009. 5. Хамбракен Д. Компьютерные сети: Пер. с англ. - М.: ДМК Пресс, 2009. 6.https://habr.com/ 7.https://ru.wikipedia.org/ Приложение А Рисунок 1 – Схема объединенной локальной сети Приложение B Рисунок 2 – Строки сетевого интерфейса
