Проектирование локальной вычислительной сети МДОБУ детское кладбище
advertisement
Введение На сегодняшний день компьютерные сети прочно вошли в современную жизнь. Давно миновали времена, когда компьютер понимался исключительно как автономное вычислительное устройство – ЭВМ. Компьютеры и другие цифровые устройства практически всегда подключаются в сеть, что позволяет обмениваться информацией, получать доступ к цифровым ресурсам, совместно использовать периферийные устройства и др. Компьютерные сети обеспечивают и новый уровень вычислений – за счет распределения нагрузки между многими машинами создаются высокопроизводительные вычислительные сети. Идея объединения компьютеров в сеть потребовала решения многих задач – разработки принципов совместного использования сетевых ресурсов, сетевых стандартов и протоколов, технологий защиты данных и др. Для практической реализации компьютерных сетей было создано разнообразное аппаратное обеспечение, сетевые операционные системы, а также многочисленные сетевые приложения, используемые как на серверах, так и на рабочих станциях сети. В настоящее время сложно найти компанию, в которой бы не использовались персональные компьютеры. Даже для компаний с небольшим парком компьютерной техники и периферийного оборудования, жизненно необходима локальная вычислительная сеть, способная обеспечить высокую эффективность работы, достойный уровень безопасности данных и стабильной бесперебойной рабoты. Локальная вычислительная сеть – это вычислительная сеть, охватывающая небольшую территорию и использующая ориентированные на эту территорию средства и методы передачи данных. Грамотно спроектированная локально-вычислительная сеть (ЛВС) облегчает совместную работу сотрудников компании и повышает эффективность работы в целом. Пo заданию дипломного проекта требуется спроектировать локальную вычислительную сеть детского сада с учетом стандартов построения сетей и конструкторских особенностей здания. Огромные возможности компьютеров по обработке информации делают их пригодными для разнообразного использования и в области образования. Они могут облегчить изучение и преподавание материала на всех уровнях – от дошкольников, овладевающих чтением, до учащихся старших классов и высших учебных заведений. На данный момент тема проекта является достаточно актуальной, так как ЛВС – это ресурс, позволяющий воспитателям собирать, анализировать, организовывать и распространять информацию, являющуюся основой воспитательного и образовательного процесса. ЛВС в детском саду позволяют создать единое творческое пространство в рамках взаимодействия с семьями воспитанников в направлении решения задач развития ребенка в современном информационном обществе. Воспитателям важно стать и для ребенка, и для родителей проводником в мир новых технологий, наставником в выборе компьютерных игр и сформировать основы информационной культуры личности ребенка. Использование ЛВС позволяет вывести дошкольные образовательные учреждения на новый качественный уровень, обновить содержание образовательного процесса, обеспечить качество дошкольного образования, соответствующее современным государственным стандартам образования. Работа детского сада помимо обучения детей связана с накоплением информации о детях, родителях, сотрудниках детского сада. Информационная система детского сада позволит сэкономить массу времени по внесению данных, их обработке, составлению отчетов. Хранение информации в файлах компьютера дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование компьютера позволяет сберечь значительные средства и время для получения необходимой информации различными работниками дошкольного учреждения, а также упрощает доступ и ведение, поскольку основывается на комплексной обработке данных. Таким образом, актуальность темы заключается в организации сети в дошкольном учреждении для улучшения взаимодействия между компьютерами сотрудников, сервером и печатающей техникой. Объектом для монтажа сети выбрано дошкольное учреждение МДОБУ детский сад «Семицветик» с.Булгаково. Предметом исследования является локальная вычислительная сеть учреждения. Целью выпускной квалификационной работы является разработка сети средствами кабеля UTP (неэкранированная витая пара). Для достижения цели были определены задачи: - провести исследование и анализ предметной области; - ознакомиться с топологиями сети; - спроектировать логическую схему сети; - спроектировать физическую схему сети; - выбрать активное и пассивное оборудование; - выбрать серверное оборудование и программное обеспечение; - описать работы по монтажу и настройке оборудования; - выполнить расчеты количества оборудования. Практическая значимость проекта заключается в том, что в результате выполнения дипломного проекта будет спроектирована локальная вычислительная детского сада, являющаяся удобной в настройке, установке и использовании. А также проведены расчёты длины кабелей, соединяющих информационные розетки, и подобрано коммутационное оборудование для функционирования всей системы. Решение всех поставленных задач будет выполнено с учетом всех стандартов построения кабельных систем, на основе предложенного плана здaния. 1 Общая часть 1.1 Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС) Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет совокупность компьютеров, расположенных на ограниченной территории и объединенных каналами связи для обмена информацией и распределенной обработки данных. Как следует из названия, локальная вычислительная сеть является системой, которая охватывает относительно небольшие расстояния. Международный комитет IEEE802 (Институт инженеров по электронике и электротехнике, США), специализирующийся на стандартизации в области ЛВС, дает следующее определение этим системам: Локальные вычислительные сети отличаются от других видов сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью, такой, как группа рядом стоящих зданий, и, в зависимости от каналов связи осуществляют передачу данных в диапазонах скоростей от умеренных до высоких с низкой степенью ошибок... Значения параметров области, общая протяженность, количество узлов, скорость передачи и топология ЛВС могут быть самыми различными, однако комитет IEEE802 основывает ЛВС на кабелях вплоть до нескольких километров длины, поддержки нескольких сотен станций разнообразной топологии при скорости передачи информации порядка 1-2 и более Мбит/с. Современная стадия развития ЛВС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных, как правило, уже существующих, сетей, к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, компанию) и объединяют разнородные вычислительные ресурсы в единой среде. Такие сети называются корпоративными. Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации. В идеале при посылке и получении данных через сеть время отклика должно быть таким же, как если бы они были получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне сети. Это требует скорости передачи данных от 1 до 10 Мбит/с и более. 1.2 Классификация ЛВС Локальные вычислительные сети классифицируются по нескольким признакам: По сетевой топологии Сетевая топология – это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной и смешанной топологий. В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии: - физическая «шина» (bus); - физическая «звезда» (star); - физическое «кольцо» (ring); - физическая «звезда» и логическое "кольцо" (Token Ring). По расстоянию между узлами В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети: Региональные (Metropolitan Area Network, MAN) – используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе. Региональные сети обозначают. Глобальные (Wide Area Network, WAN) – это сети, которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран. Локальные (Local Area Network, LAN, ЛВС) – представляют собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например одного или нескольких зданий. По способу управления В зависимости от способа управления различают сети: Клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера. По методу доступа различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD). Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа. Маркерный метод метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. 1.2.1 Конфигурация ЛВС По административным отношениям между узлами можно выделить локальные сети с централизованным управлением или с выделенными серверами (серверные сети) и сети без централизованного управления или без выделенного сервера (децентрализованные), так называемые, одноранговые (одноуровневые) сети. Локальные сети с централизованным управлением называются иерархическими, а децентрализованные локальные сети равноправными. В локальных сетях с централизованным управлением один из компьютеров является сервером, а остальные ПК - рабочими станциями. Серверы - это высокопроизводительные компьютеры с винчестерами большой емкости и с высокоскоростной сетевой картой, которые отвечают за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных рабочим станциям или клиентам. Рабочие станции. Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются рабочими станциями или клиентами. Сетевые топологии Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры. Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных. 1.2.2Серверное обеспечение ЛВС В сетях с централизованным управлением (часто их называют двух ранговыми или серверными сетями) один из компьютеров (сервер) реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет целый ряд сервисных функций. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т. п. Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего использования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Обработка данных может быть выполнена и на сервере. Следует отметить, что в серверных сетях клиенту непосредственно доступны ресурсы сети, имеющиеся только на сервере (серверах, если имеется несколько специализированных серверов). Данные и программы, хранящиеся на дисках чужих рабочих станций, могут быть доступны пользователю только через сервер или с помощью, установленной в сети специальной программы доступа к ресурсам рабочих станций. Системы, в которых сервер выполняет только процедуры организации, хранения и выдачи клиентам нужной информации, называются системами «файл-сервер» или сетями с выделенным сервером; те же системы, в которых на сервере наряду с хранением выполняется и содержательная обработка информации, принято называть системами «клиент-сервер». В системе «клиент-сервер» сервер играет активную роль: он не просто выдает на запрос весь файл, а может предварительно обработать информацию и выдать клиенту результаты решения задачи или отобрать именно те записи файла, которые и интересуют клиента, в удобном для клиента представлении. Такая технология, кроме всего прочего, способствует и меньшей загрузке каналов связи сети. Клиент-серверные системы иногда подразделяют также на две группы: системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, использует свое прикладное программное обеспечение (такие системы часто называют системами с толстым клиентом), системы, в которых клиент, решая свои задачи на сервере, прибегает к прикладному программному обеспечению, размещенному на сервере (такие системы обычно называют системами с тонким клиентом), типичным примером этих систем являются ЛВС, где в качестве рабочих станций выступают сетевые компьютеры. Сервер, работающий по технологии «файл-сервер», сам называется файл-сервером; работающий по технологии «клиент-сервер» — сервером приложений. Достоинства серверных локальных вычислительных сетей: - отсутствие ограничений на число рабочих станций; - простота управления по сравнению с одноранговыми сетями; - высокое быстродействие; - надежная система защиты информации. Недостатки серверных локальных вычислительных сетей: - высокая стоимость из-за выделения одного или нескольких компьютеров под сервер; - зависимость быстродействия и надежности сети от сервера; - меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью. Серверные сети являются весьма распространенными; примеры сетевых операционных систем для таких сетей: LAN Manager (Microsoft), Token Ring (IBM) и NetWare (Novell). 1.3 Топология ЛВС Топология ЛВС — это способ соединения компьютеров между собой, с использованием различные кабели и электронное оборудование. Топология может относиться к физической структуре сети или же к логической структуре, которая характеризует способ прохождения данных по сети. Выбор топологии ЛВС зависит от многих факторов, основными из которых являются: - тип используемого кабеля; - структура и размеры офиса; - способ диагностики неисправностей; - стоимость инсталляции; Основными типами топологий являются: - с общей шиной; - звезда; - кольцо; - смешанная или распределенная звезда. Топология «Общая шина» Рисунок 1 - Топология «Общая шина» Для простых сетей, расположенных в пределах небольшой территории, физическая топология с общей шиной может оказаться наилучшим решением. Этот способ реализации отличает низкая скорость и надежность, поскольку при разрыве любой точки общей шины работоспособность всей сети нарушается. В современных стандартах построения сетей данный вид топологии исключен, как устаревший. Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т.е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т.е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно). Преимущества сетей шинной топологии: - отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом; - сеть легко настраивать и конфигурировать; - сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов. Недостатки сетей шинной топологии: - разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети; - ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций; - трудно определить дефекты соединений. Топология «Звезда» Рисунок 2 - Топология «Звезда» Все компьютеры в сети связаны одним общим кабелем, как правило, коаксиальным. В сети построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet. Преимущества сетей топологии звезда: - легко подключить новый ПК; - имеется возможность централизованного управления; - сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК. Недостатки сетей топологии звезда: - отказ хаба влияет на работу всей сети; - большой расход кабеля. Данный вид топологии отличает большая надежность, поскольку, обрыв одного кабеля не влечет за собой выход из строя всей сети. Возможная скорость передачи данных при использовании данной топологии определяется только возможностями кабеля и активного оборудования, используемого в качестве центрального устройства. Топология «Смешанная Звезда» Рисунок 3 - Топология «Смешанная Звезда» Для больших распределенных сетей одного активного устройства может оказаться недостаточно и тогда применяется физическая звездообразная топология — «смешанная звезда». Данному виду топологии присущи все положительные стороны топологии «звезда». Топология «кольцо» В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. Рисунок 4 – Топология «Кольцо» Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология «кольцо» не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии. Топология Token Ring Эта топология основана на топологии "физическое кольцо с подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции. Другими словами, с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой, и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии «звезда». Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не вличет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключает неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных. https://konspekta.net/lektsianew/baza6/595108384865.files/image004.jpg Рисунок 5 - Топология «Физическое кольцо с подключением типа звезда» В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции. Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные. Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен. Преимущества сетей топологии Token Ring: - Топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям; Высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций. Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи. 1.4 Сетевое оборудование Сетевое оборудование – это устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например, маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Можно выделить активное и пассивное сетевое оборудование. Активное сетевое оборудование - оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием. Пассивное сетевое оборудование - оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабельная система: - кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)); - вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45); - повторитель (репитер); - патч-панель; - концентратор (хаб); - балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. - монтажные шкафы и стойки; - телекоммуникационные шкафы. Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование. Рабочие станции – компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи. Серверы сети – аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры. Сети можно создавать с любым из типов кабеля. 1. Витая пара (TP - Twisted Pair)– это кабель, выполненный в виде скрученной пары проводов. Он может быть экранированным и неэкранированным. Экранированный кабель более устойчив к электромагнитным помехам. Витая пара наилучшим образом подходит для малых учреждений. Недостатками данного кабеля является высокий коэффициент затухания сигнала и высокая чувствительность к электромагнитным помехам, поэтому максимальное расстояние между активными устройствами в ЛВС при использовании витой пары должно быть не более 100 метров. 2. Коаксиальный кабель состоит из одного цельного или витого центрального проводника, который окружен слоем диэлектрика. Проводящий слой алюминиевой фольги, металлической оплетки или их комбинации окружает диэлектрик и служит одновременно как экран против наводок. Общий изолирующий слой образует внешнюю оболочку кабеля. Коаксиальный кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Он имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/сек и максимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Таким способом можно передавать звуки, видео сигналы и другие данные. Длина кабеля может достигать до 50 км. 3. Оптоволоконный кабель является более новой технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала. Такая система устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 2 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-во волокон). К недостаткам оптоволоконного кабеля можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения. 4. Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях, либо между мостами или шлюзами для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200 - 300 м, во втором - это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с. Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе. Виды сетевого оборудования. Сетевые карты – это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети. Терминаторы – это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети. Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. В результате получается сеть с логической структурой общей шины. Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. - Повторители (Repeater) – устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика. Коммутаторы (Switch) – управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему. Использование коммутаторов является более дорогим, но и более производительным решением. Коммутатор обычно значительно более сложное устройство и может обслуживать одновременно несколько запросов. Если по какой-то причине нужный порт в данный момент времени занят, то пакет помещается в буферную память коммутатора, где и дожидается своей очереди. Построенные с помощью коммутаторов сети могут охватывать несколько сотен машин и иметь протяженность в несколько километров. Маршрутизаторы (Router) – стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения. Мосты (Bridge) – устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент. Шлюзы (Gateway) – программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Они действует на сеансовом, представительском и прикладном уровнях модели OSI. Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании. - Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) – сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации. Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры. 1.4 Функции и характеристики сетевых операционных систем Различают ОС со встроенными сетевыми функциями и оболочки над локальными ОС. По другому признаку классификации различают сетевые ОС одноранговые и функционально несимметричные (для систем «клиент/сервер»). Основные функции сетевой ОС: - управление каталогами и файлами; - управление ресурсами; - коммуникационные функции; - защита от несанкционированного доступа; - обеспечение отказоустойчивости; - управление сетью. Управление каталогами и файлами в сетях заключается в обеспечении доступа к данным, физически расположенным в других узлах сети. Управление осуществляется с помощью специальной сетевой файловой системы. Файловая система позволяет обращаться к файлам путем применения привычных для локальной работы языковых средств. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных). Управление ресурсами включает обслуживание запросов на предоставление ресурсов, доступных по сети. Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, выбор направления для движения данных в разветвленной сети (маршрутизацию), управление потоками данных и др. Защита от несанкционированного доступа — важная функция, способствующая поддержанию целостности данных и их конфиденциальности. Средства защиты могут разрешать доступ к определенным данным только с некоторых терминалов, в оговоренное время, определенное число раз и т.п. У каждого пользователя в корпоративной сети могут быть свои права доступа с ограничением совокупности доступных директорий или списка возможных действий, например, может быть запрещено изменение содержимого некоторых файлов. Отказоустойчивость характеризуется сохранением работоспособности системы при воздействии дестабилизирующих факторов. Отказоустойчивость обеспечивается применением для серверов автономных источников питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Под отображением обычно понимают наличие в системе двух копий данных с их расположением на разных дисках, но подключенных к одному контроллеру. Дублирование отличается тем, что для каждого из дисков с копиями используются разные контроллеры. Очевидно, что дублирование более надежно. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов, что, однако требует дополнительных затрат на приобретение оборудования. Управление сетью связано с применением соответствующих протоколов управления. Программное обеспечение управления сетью обычно состоит из менеджеров и агентов. Менеджером называется программа, вырабатывающая сетевые команды. Агенты представляют собой программы, расположенные в различных узлах сети. Они выполняют команды менеджеров, следят за состоянием узлов, собирают информацию о параметрах их функционирования, сигнализируют о происходящих событиях, фиксируют аномалии, следят за трафиком, осуществляют защиту от вирусов. Агенты с достаточной степенью интеллектуальности могут участвовать в восстановлении информации после сбоев, в корректировке параметров управления и т.п. 1.5 Технология Ethernet Технология Ethernet в своем стремительном развитии уже давно перешагнула уровень локальных сетей. Она избавилась от коллизий, получила полный дуплекс и гигабитные скорости. Широкий спектр экономически выгодных решений позволяет смело внедрять Ethernet на магистралях. По мнению экспертов, мировой рынок Ethernet операторского класса - скромной технологии офисных сетей, используемой сегодня в основных телекоммуникационных сетях, - переживает настоящий бум. Как бы широко ни распространился Ethernet, по мнению аналитиков, все еще впереди. http://robotlandia.ru/demo/azinf/net/pic/01add01.gif Рисунок 6 - Схема сети Ethernet на коаксиальном кабеле Любой участник может послать в сеть сообщение, но только тогда, когда в ней «тихо» — нет другой передачи. Например, узел 2 (см. рисунок выше) слушает сеть, и стартует передачу, начиная её адресами отправителя и получателя (компьютер 2 передаёт сообщение для компьютера 4). Передача распространяется по кабелю в обе стороны (поглощаясь терминаторами на концах), и все участники слышат её (в том числе и сам отправитель). Все, кроме компьютера 4, игнорируют передаваемые данные, обнаружив чужой адрес получателя, а компьютер 4 принимает данные полностью.Понятно, что при таком способе передачи нельзя допустить длительного захвата сети одним узлом. Если компьютер 2 задумает переслать компьютеру 4 большой файл, все остальные сетевые участники не скоро получат возможность начать передачу. В силу этой причины сообщения передаются разделёнными на пакеты (в технологии Ethernet они называются кадрами). Длина пакета лежит в диапазоне от 64 до 1518 байтов. Передав один пакет, узел на некоторое время прерывает работуи, если в сети «тихо», отправляет следующий пакет. Но паузой может воспользоваться другой узел и начать свой сеанс передачи. Таким образом, все узлы разделяют одну среду (кабель), имея равные возможности для посылки в сеть информационных пакетов. 10GBASE-CX4 - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand. 10GBASE-SR - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км). 10GBASE-LX4 - использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна. 10GBASE-LR и 10GBASE-ER - эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW - Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи. 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния - до 100 метров. 2 Специальная часть 2.1 Аналитическая часть Для выполнения работ по созданию локальной сети и настройке оборудования утверждены следующие требования: создание локальной сети и настройка оборудования для доступа к сети интернет, используя для контроля биллинговую систему; - свободное подключение сотрудников к ресурсам Интернет только в рабочих целях; выбор оборудования должен быть основан на технических характеристиках, способных удовлетворить требованиям к скорости передачи данных; оборудование должно быть безопасно, защищено от поражения людей электрическим током, не должно создавать электрических помех в сети. Уровень электромагнитных излучений не должен превышать установленные санитарные нормы; у рабочей станции должна иметься розетка с разъемом RJ-45 и в станции должен быть сетевой адаптер, который встроен в системную плату; у рабочей станции, для подключения к сети должен быть сетевой кабель с разъемами RJ-45 на концах; рабочая станция как место работы должно представлять собой полноценный компьютер илиноутбук; - наличие wi-fi по всему кабинету; - расположение рабочих мест должно удовлетворять требования стандартов размещения оборудования в учебных заведениях; - в локальной сети должны присутствовать стационарные и портативные компьютеры; - затраты на создание локальной сети должны быть минимизированы; - сеть должна быть надежна. 2.1.1 Постановка задачи Объектом для монтажа сети выбрано дошкольное учреждение МДОБУ детский сад «Семицветик» с.Булгаково. Целью работы является разработка сети средствами кабеля UTP (неэкранированная витая пара). Для выполнение поставленной задачи необходимо выполнить следующее: - провести исследование и анализ предметной области; - ознакомиться с топологиями сети; - спроектировать логическую схему сети; - спроектировать физическую схему сети; - выбрать активное и пассивное оборудование; - выбрать серверное оборудование и программное обеспечение; - описать работы по монтажу и настройке оборудования; - выполнить расчеты количества оборудования. Решение всех поставленных задач будет выполнено с учетом всех стандартов построения, на основе предложенного плана здaния. В результате выполнения дипломного проекта должна быть спроектирована локальная вычислительная сеть детского сада, являющаяся удобной в настройке, установке и использовании. А также проведены расчёты длины кабелей, соединяющих информационные розетки, и подобрано коммутационное оборудование для функционирования всей системы. 2.1.2 Анализ структуры предприятия МДОБУ детский сад «Семицветик» с. Булгаково функционирует в помещении, построенном в 2016г, отвечающем санитарно-гигиеническим, требованиям и правилам пожарной безопасности, а также психолого-педагогическим требованиям к благоустройству дошкольного образовательного учреждения, определённым Министерством образования Российской Федерации. Цель муниципального бюджетного дошкольного образовательного учреждения: создание условий для сохранения и укрепления здоровья дошкольников. Основные задачи муниципального бюджетного дошкольного образовательного учреждения: 1. Формировать познавательные способности детей, уделяя внимание развитию содержательности и связанности речи, логики мышления и экологическим знаниям дошкольников. 2. Продолжить работу по снижению уровня тревожности, формированию уверенности и адекватной самооценки детей дошкольного возраста в процессе игровой деятельности. 3. Систематизировать работу по социально-нравственному развитию детей, формированию у детей старшего дошкольного возраста позитивных навыков общения со сверстниками, речевому и гостевому этикету. 4. Совершенствовать формы работы по развитию личности ребенка во взаимодействии детского сада и семьи. Работа детского сада помимо обучения детей связана с накоплением информации о детях, родителях, сотрудниках детского сада. Информационная система детского сада позволит сэкономить массу времени по внесению данных, их обработке, составлению отчетов. Хранение информации в файлах компьютера дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование компьютера позволяет сберечь значительные средства и время для получения необходимой информации различными работниками дошкольного учреждения, а также упрощает доступ и ведение, поскольку основывается на комплексной обработке данных. Компьютерная техника находится на одном этаже в разных кабинетах, расстояния не превышает восьмидесяти метров, между станциями. Сотрудники используют портативные 4G модемы для выхода в интернет, печатающая техника подключена по USB интерфейсу. Для обмена информации используются съемные накопители и почту. Для повышения производительности работы необходимо организовать монтаж локальной вычислительной сети. Таблица 1 - Определение функций пользователей Наименование должности Перечень функций Заведующий Обработка текстов, Пользование базой данных; Передача данных по сети; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Делопроизводитель Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Старший воспитатель Обработка текстов; Передача данных по сети; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Работа с сайтом; Использование приложения 1С; Пользование базой данных Воспитатели Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Завхоз Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Использование приложения 1С Музыкальные руководители Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Окончание таблицы 1 Психолог Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Схема помещений МДОБУ детский сад «Семицветик»с. Булгаково проведена на рисунке 7. Рисунок 7 - Схема помещений МДОБУ детский сад «Семицветик» 2.1.3 Выбор топологии ЛВС Под топологией локальной снести обычность понимается физическое расположение компьютеров снести другач относительность другачизспособный соединения иох линиями связист.Существует тори основных топологии снести: 1) шпинат(bus),пари которой всуе компьютерный параллельность подключаются ка одной линии связникиз информация опт каждогодно компьютера одновременность передается восемь остальным компьютерам; 2) звезда(star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них используетсвоюотдельнуюлинию связи; 3) кольцо (ring), пари котором каждый компьютерный передает информацию навсегда только одному компьютеру, следующему вэ цепочке, ад получает информацию столько опт предыдущего во цепочке компьютера, щи этаж цепочка замкнута вэ «кольцо». На практике нередко используют щи комбинации базовых топологий, дно большинство сетей ориентированный именной над этилтори. Таблица 2 - Основные характеристики типовых топологий ЛВС Характеристики топологии вычислительных сетей Звезда Кольцо Шина Ценность расширения Незначительная Средняя Средняя Присоединение абонентов Пассивное Активное Пассивное Защита от отказов Незначительная Незначительная Высокая Размеры системы Любые Любые Ограниченны Защищенность от прослушивания Хорошая Хорошая Незначительная Ценность подключения Незначительная Незначительная Высокая Действие системы при больших нагрузках Хорошее Удовлетворительное Плохое Потенциальность работы в реальном режиме времени Очень хорошая Неплохая Плохая Разводка кабеля Хорошая Удовлетворительная Хорошая Обслуживание Очень хорошее Среднее Среднее Наиболее лучшим вариантом является антропология типаж «звезда (star)».Основным преимуществом такой снести является ещё устойчивость ка сбоям, возникающим вследствие неполадок ная отдельных рабочих станциях милли из-за повреждения сетевого кабеля. В ввиду физического месторасположения компьютеров, будем использовать 2вариант топологияж «звезда». Данная топология обеспечить наём соединение всех компьютеров вэ локальную сесть находящихся над расстоянии не более 100 метровый другач опт другач, чтоб обусловленность длинной одногодка сегментация светик.Логическая схема объединения компьютеров в сеть («Звезда») в МДОБУ детский сад «Семицветик» приведена на рисунке 8. Рисунок 8 – Логическая схема построения ЛВС 2.1.4 Выбор среды передачи данных По физической среде передачи данных компьютерные сети можно разделить на кабельные и беспроводные. Кабельные сети, как следует из названия, используют в качестве среды передачи кабель, соединяющий в соответствии с выбранной топологией компьютеры и другие узлы компьютерной сети. Как правило, используется кабель с медными жилами для передачи электрических сигналов или кабель на основе оптоволокна. В зависимости от вида и поколения сети, протяженности линий связи, места прокладки и др. могут выбираться кабели достаточно разнообразных характеристик. Как правило, в локальных сетях используется кабель «витая пара». Если этим кабелем надо соединить сети соседних зданий, то его следует использовать в экранированном варианте. При построении протяженных локальных сетей, в городских, а также в глобальных сетях будет использоваться оптоволоконный кабель, который обеспечивает высокое качество и скорость передачи данных на большие расстояния, а также слабо подвержен влиянию извне. Следует также отметить, что компьютерные сети могут создаваться и на основе телефонной инфраструктуры, использовать ту же кабельную систему, что и стационарная телефонная связь. В настоящее время такое решение не обеспечивает существующих потребностей скорости и качества передачи информации, однако во времена становления глобальных сетей именно телефонная инфраструктура позволила быстро создать сети, объединяющие города, страны и континенты, а также обеспечить подключение к этим сетям конечных пользователей. Беспроводные сети используют в качестве среды передачи радиоэфир либо другие решения, не требующие использования кабельной проводки. Беспроводные технологии используются для всех видов компьютерных сетей. Так, в глобальных сетях используется спутниковая передача, на городском уровне – беспроводные сети сотовых операторов (3G, LTE, WiMAX и др.), в локальных сетях широко применяется технология Wi-Fi, а в персональных – Bluetooth. Надо учитывать, что радиоэфир – это не единственная возможность построения беспроводных сетей. Свое применение нашли сети и на основе инфракрасного излучения. Это различные решения, позволяющие соединить фрагменты локальных сетей рядом стоящих зданий (там, где в силу тех или иных причин невозможно использовать кабель или радиоэфир), а также технология соединения мобильных устройств пользователя через инфракрасный порт. Таким образом, в нашем проекте, при прокладке ЛВС будет использована медная среда передачи данных (неэкранированная витая пара) категории 5е. Реализовать ЛВС, отвечающую поставленным целям и требованиям, можно применив технологию FastEthernet на витой паре, т.к. одними из требований заказчика являлись скорость 10-100 Мбит/с и достаточно невысокая цена. С этой точки зрения данная технология является наиболее оптимальной. Также положительной стороной является доступность материалов и имеющегося коммуникационного оборудования. 2.1.5 Выбор активного и пассивного оборудования Для совместной работы с файлами, необходим отдельный компьютер, который будет выполнять обязанности файлового сервера. На нем будут храниться документы, доступ к которым будет обеспечен компьютерам сети. Кроме этого понадобится коммутатор, чтобы соединить несколько компьютеров в один сегмент. Далее стоит отметить, что одним из требований к ЛВС было наличие Wi-Fi. Чтобы его обеспечить, необходимо использовать Wi-Fi роутер. Кроме того, для прокладки сети будет необходим сам кабель и розетки, а также короба, чтобы защитить провода от повреждений. Для сетевого оборудования понадобится шкаф. Итак, можно сделать вывод, что для создания локальной сети потребуется следующее оборудование: - файловый сервер; - маршрутизатор с поддержкой Wi-Fi; - коммутатор; - сетевой кабель; - короба; - информационные розетки; - коммутационный шкаф; - конечное сетевое оборудование – компьютеры и ноутбуки. Подбор маршрутизатора Маршрутизатор (роутер) – 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. Существует 2 вида маршрутизаторов: программный и аппаратный (программно-аппаратный). В первом случае он является частью операционной системы одного из компьютеров сети, во втором случае - специальным вычислительным устройством. Аппаратный маршрутизатор – специализированное устройство, собранное на узкоспециализированном процессоре RISC или ARM, объединяющее в отдельном корпусе множество маршрутизирующих модулей. Программный маршрутизатор – это рабочая станция или выделенный сервер, имеющий несколько сетевых интерфейсов и снабженный специальным программным обеспечением, настроенным на маршрутизацию. Несмотря на то, что программный маршрутизатор обладают более гибким функционалом, чем аппаратный, в данном проекте он применяться не будет, так является менее надежным и более сложным в использовании. Так же к нему пришлось бы докупать адаптер Wi-Fi. В отличие от коммутаторов и мостов, в таблицах маршрутизации этих устройств записываются номера подсетей, а не MAC-адреса. Вторым отличием является активный обмен с другими маршрутизаторами информацией о топологии связей в подсетях, их пропускная способность и состояние каналов. Основные требования, которые предъявляются к маршрутизатору в проекте – это функциональность и скорость работы. Требование скорости работы маршрутизатора важно, так как к нему будет подключено одновременно несколько компьютеров. Функциональность характеризуется набором поддерживаемых сетевых протоколов, протоколов маршрутизации, портов, наличие Wi-fi. Она достигается с помощью использования модульной конструкции, когда в одно шасси устанавливается несколько блоков с портами определенного типа. Благодаря технологии Wi-Fi можно осуществлять выход с ноутбуков, КПК, сотовых телефонов и других устройств, оборудованных приемниками Wi-Fi в интернет без подключения сетевого кабеля. Wi-Fi позволяет развивать сеть без весомых материальных затрат путем добавления точек доступа и приемников. Преимущества Wi-Fi: Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов. Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может перемещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой. Wi-Fi – это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру. Недостатки Wi-Fi: Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Обычно Wi-Fi-роутер работает в диапазоне 2.4 GHz, также в этом диапазоне работает множество других устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, это ухудшает электромагнитную совместимость. Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства. Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа. Для сравнения было взято три вида от разных фирм-производителей – D-Link, TP-Link, Asus – приблизительно равной стоимости. Данные о них приведены в таблице 3. Таблица 3 – Сравнение характеристик маршрутизаторов Название D-Link DIR-506L TP-Link TL-WR940N Asus RT-N53 Пропускная способность 150 Мбит/с 300 Мбит/с 300 Мбит/с Защита информации WPA и WPA2, (WPS) PBC/PIN WEP, WPA, WPA2, 802.1x 64-bit WEP, 128-bit WEP, WPA2-PSK, WPA-PSK, WPA-Enterprise, WPA2-Enterprise, WPS support Наличие Wi-Fi Есть Есть Есть Скорость портов 10/100 Мбит/сек 100 Мбит/сек 100 Мбит/сек Межсетевой экран (FireWall) Нет Есть Есть NAT, DHCP-сервер Есть Есть Есть Статическая маршрутизация Нет Есть нет Web-интерфейс На основе браузера Есть Есть Количество портов 1 4 4 Размеры (ШхВхГ) 102,9x79,8x22,3мм 200x28x140мм 172x145x60мм Цена 2150,00 руб. 2160,00 руб. 2800,00 руб. По итогу сравнения был выбран маршрутизатор TP-Link TL-WR940N имеющий подходящие для данной сети характеристики и сравнительно невысокую стоимость. Подбор коммутатора Устройства канального уровня, которые позволяют соединить несколько физических сегментов локальной сети в одну большую сеть. Коммутация локальных сетей обеспечивает взаимодействие сетевых устройств по выделенной линии без возникновения коллизий, с параллельной передачей нескольких потоков данных. Одной из главных характеристик для коммутатора является количество портов, оно определяет количество соединяемых компьютеров. В качестве коммутационного оборудования был выбран коммутатор, а не концентратор, так как по цене они практически не различаются, но коммутаторы имеют ряд преимуществ: 1) повышение пропускной способности сети (коммутатор имеет способность «запоминать» адрес каждого компьютера, подключённого к его портам и действовать как регулировщик – только передавать данные на компьютер адресата и ни на какие другие, так же устраняются ненужные передачи и тем самым освобождается сетевая пропускная способность); 2) коммутаторы предоставляют каждому узлу сети выделенную пропускную способность протокол. Выбор метода коммутации В коммутаторах локальных сетей могут быть реализованы различные методы передачи кадров. Коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward) -коммутатор копирует весь принимаемый кадр в буфер и производит его проверку на наличие ошибок. Если кадр содержит ошибки (не совпадает контрольная сумма, или кадр меньше 64 байт или больше 1518 байт), то он отбрасывается. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор находит адрес приемника в своей таблице коммутации и определяет исходящий интерфейс. Затем, если не определены никакие фильтры, он передает этот кадр приемнику. Этот способ передачи связан с задержками - чем больше размер кадра, тем больше времени требуется на его прием и проверку на наличие ошибок. Коммутация без буферизации (cut-through) - коммутатор локальной сети копирует во внутренние буферы только адрес приемника (первые 6 байт после префикса) и сразу начинает передавать кадр, не дожидаясь его полного приема. Это режим уменьшает задержку, но проверка на ошибки в нем не выполняется. Существует две формы коммутации без буферизации: Коммутация с быстрой передачей (fast-forward switching) - эта форма коммутации предлагает низкую задержку за счет того, что кадр начинает передаваться немедленно, как только будет прочитан адрес назначения. Передаваемый кадр может содержать ошибки. В этом случае сетевой адаптер, которому предназначен этот кадр, отбросит его, что вызовет необходимость повторной передачи этого кадра. Коммутация с исключением фрагментов (fragment-free switching) - коммутатор фильтрует коллизионные кадры, перед их передачей. В правильно работающей сети, коллизия может произойти во время передачи первых 64 байт. Поэтому, все кадры, с длиной больше 64 байт считаются правильными. Этот метод коммутации ждет, пока полученный кадр не будет проверен на предмет коллизии, и только после этого, начнет его передачу. Такой метод коммутации уменьшает количество пакетов, передаваемых с ошибками. Для использования в небольшой сети детского сада, предпочтительнее всего коммутатор с коммутацией промежуточного хранения – store-and-forward. Выбор класса коммутатора Для того чтобы выбрать коммутатор, оптимально подходящий под нужды сети, нужно знать его уровень. Этот параметр определяется на основании того, какую сетевую модель OSI (передачи данных) использует устройство. Устройства первого уровня, использующие физическую передачу данных, уже практически исчезли с рынка. Пример физического уровня – хабы, у которых информация передается сплошным потоком. Уровень 2 - используется так называемая канальнаясетевая модель. Устройства разделяют поступающую информацию на отдельные пакеты (кадры, фреймы), проверяют их и направляют конкретному девайсу-получателю. Основа распределения информации в коммутаторах второго уровня - MAC-адреса. Из них свитч составляет таблицу адресации, запоминая, какому порту какой MAC-адрес соответствует. IP-адреса они не понимают Уровень 3. Данный коммутатор уже работает с IP-адресами, а также может преобразовывать логические адреса в физические. На третьем, сетевом уровне передачи данных, работают практически все маршрутизаторы и наиболее «продвинутая» часть коммутаторов. Уровень 4. Сетевая модель OSI, которая здесь используется, называется транспортной. Даже не все роутеры выпускаются с поддержкой этой модели. Распределение трафика происходит на интеллектуальном уровне – устройство умеет работать с приложениями и на основании заголовков пакетов с данными направлять их по нужному адресу. Кроме того, протоколы транспортного уровня, к примеру, TCP, гарантируют надежность доставки пакетов, сохранение определенной последовательности их передачи и умеют оптимизировать трафик. Так как сеть не требует специальных возможностей и для устройства не предусмотрена постановка сложных задач, то вполне подойдет канальный коммутатор второго уровня. Выбор коммутатора для решения поставленных задач. Исходя из количества рабочих мест, коммутатор должен иметь не менее 18 портов. Проведя анализ оборудования на рынке (таблица 4). Был выбран коммутатор Коммутатор TP-LINK TL-SG3424P, как лидер по соотношению цена/производительность. Таблица 4 – Сравнительная таблица коммутаторов 2 уровня Название D-Link DES-3200-18/B1A Коммутатор TP-LINK TL-SG3424P Cisco Catalyst WS-C2960-24TT-L Производитель D-Link TP-Link Cisco Catalyst Количество портов 18 24 24 Скорость портов коммутатора 10/100/1000 Мбит/сек 10/100/1000 Мбит/сек 10/100/1000 Мбит/сек–2 порта. 10/100 Мбит/сек- 24 порта Размер таблицы MAC адресов 8K 8K 8K Рабочая температура от 0°C до +40°С от 0°C до +40°С от 0°C до +40°С Размеры (ШxВxГ) 228.5x195x44 мм 440х44х330мм 445 x 44 x 236 мм, Метод коммутации store-and-forward store-and-forward store-and-forward Цена 18760 руб. 24590руб. 27400руб Файловый сервер – это выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа. Как правило, обладает большим объемом дискового пространства. Его наличие в сети позволяет повысить скорость обмена данными, повысить надежность хранения информации. Для повышения отказоустойчивости файлового сервера так же необходимо приобрести источник бесперебойного питания. При выборе сервера следует обратить внимание на такие характеристики как: - производительность процессора; - объем оперативной памяти; - скорость жесткого диска; - отказоустойчивость. В дошкольном образовательном учреждении локальная вычислительная сеть не слишком большая, поэтому используется достаточно простой и дешевый сервер. Сервер Lenovo TS140 1xi3-4330 1x4Gb 1x280W DRW RAID 0/1/10/51Y No OS (70A4000URU) (70A4000URU) Описание: Сервер Lenovo TS140 1xi3-4330 1x4Gb 1x280W DRW RAID 0/1/10/51Y No OS (70A4000URU) (70A4000URU) Рисунок 9 – Сервер вид спереди Рисунок 10– Сервер вид изнутри Описание: Сервер Lenovo TS140 1xi3-4330 1x4Gb 1x280W DRW RAID 0/1/10/51Y No OS (70A4000URU) (70A4000URU) Рисунок 11 – Сервер вид сзади Таблица 5 - Характеристика Сервера Lenovo TS140 RAID Контроллер RAID 0/1/10/5 Модель процессора i3-4330 Мощность установленного БП 280 Вт Оптический привод DVD-RW Производитель Lenovo Установлено БП 1 Установлено модулей памяти 1 Установлено процессоров 1 Процессор Для процессоров: Intel Core i3 Модель процессора: 4330 Частота установленного процессора: 3.5 ГГц Память Количество слотов памяти: 4 Установленные модули памяти: 1 x 4 ГБ Настольный компьютер (рабочая станция), подключенный к сети, является самым универсальным узлом. Прикладное использование компьютера в сети определяется программным обеспечением и установленным дополнительным оборудованием. Среднестатистическая рабочая станция состоит из: системный блок. Процессор - Inte1 Pentium Е2180 (2 ядра, 2 ГГц), жесткий диск - Barracuda (АТА 320 ГБ), материнская плата - Gigabyte GА-EP35-DS3L, оперативная память Hynix (1 Гб, DDR2), - блок питания ГР (400W);ЖК монитор 19,5” Acer Viseo 203Dxb; - клавиатура, мышь. По заданию технического проекта, в локальной сети должны присутствовать не только стационарные, но и портативные компьютеры (ноутбуки). По сочетанию цены и качества прекрасно подойдет ноутбук Lenovo B590. Выбор пассивного оборудования Обзор и выбор сетевого кабеля Для локальных сетей существует три принципиальные схемы соединения: с помощью витой пары, коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Для передачи информации так же могут использоваться спутники, лазеры, микроволновое излучение и тому подобное, однако они выходят за область рассмотрения данного дипломного проекта, так как требуется организовать простую в реализации и эксплуатации, а также дешевую локальную сеть. Коаксиальный кабель (коаксиал)— электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Используется в сетях кабельного телевидения и во многих других областях. http://uchebana5.ru/images/1354/2706499/62c1d29c.png Рисунок 12 – Коаксиальный кабель Коаксиальный кабель не может быть использован при построении данной локальной сети, ввиду следующих причин: Сетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее вработе 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. Коаксиальный кабель менее удобен для монтажа, чем витая пара Оптоволоконный кабель – кабель на оcнове оптоволокна. Многомодовое оптоволокно обычно используется на небольших расстояниях (до 500 м), а одномодовое оптоволокно — на длинных дистанциях. Из-за строгого допуска между одномодовым оптоволокном, передатчиком, приемником, усилителем и другими одномодовыми компонентами, их использование обычно дороже, чем применение многомодовых компонетов. Рисунок 13 – Одномодовое и многомодовое оптоволокно Витая пара в настоящее время является самой распространённой средой передачи и представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жёсткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механических повреждений. Изображение витой пары представлена на рисунке 11. Рисунок 14 – Кабель витая пара В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с. Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных, перекрёстное соединение и влияние электромагнитного излучения. На данный момент кабель витая пара категории 5е является наилучшим выбором для использования в локальных сетях как большого, так и малого размера. Он поддерживает наилучшую скорость передачи данных и также может использоваться в сетях с различными архитектурами. Именно поэтому он и будет использоваться при реализации проекта. Кабель имеет преимущества перед другими схемами соединения, так как обладает следующими достоинствами: - простота монтажа; - гибкость кабеля; - относительно невысокая стоимость при хороших показателях пропускной способности; - простота замены или наладки при повреждении. В данном проекте будет использоваться кабель витая пара UTP категории 5e компании TopLan. Выбор информационных розеток Для данного проекта предусматривается по одной информационной розетке с двумя розеточным модулями для каждого рабочего места. Тип розеточных модулей определяется с учетом требований по пропускной способности, конфигурации рабочего места и способа крепления. Розеточный модуль устанавливается на высоте 50 см от пола. Для монтажа кабеля на рабочих местах выбраны стандартные розетки с двумя разъемами RJ-45, категории 5е, RJ-11 . Для данного проекта будут использоваться розетки SchneiderelectricGlossa Шкаф для коммутационного оборудования Всё оборудование будет монтироваться в настенный коммутационный шкаф, в качестве которого будет использоваться ЦМО ШРН 9.650 со стеклянной дверью. Данный шкаф выбран, так как он хорошо подходит к габаритам оборудования, имеет невысокую стоимость, а также имеет точечный замок. Кабель-канал Для прокладки и защиты кабелей будут использоваться стандартные пластиковые короба двух видов. Для прокладки по полу будет применяться декоративный канал DKC СSP-N 75x17 G. Для подведения кабелей по стене к коммутационному шкафу – кабель-канал DKC 01050. Рабочими местами называют пространства в здании, где пользователи взаимодействуют с телекоммуникационными устройствами. Особенностью проектирования рабочего места является поиск наиболее удобного варианта как для работы пользователей, так и для нормального функционирования телекоммуникационного оборудования. К элементам рабочего места относятся: розетка; телекоммуникационная розетка или многопользовательская телекоммуникационная - аппаратные кабели (шнуры); - адаптеры, конвертеры, разветвители; телекоммуникационное оборудование (телефонные аппараты, компьютеры, модемы, терминалы и т.п.). Аппаратные шнуры на основе витой пары проводников, используемые для подключения активного оборудования к телекоммуникационной розетке на рабочем месте в модели канала горизонтальной кабельной подсистемы, соответствуют требованиям ГОСТ Р 53246-2008. Кабельная система рабочего места может меняться в зависимости от конкретного приложения. Для этого будет использоваться шнур с одинаковыми коннекторами на обоих концах. Места монтажа телекоммуникационных розеток Телекоммуникационная розетка будет состоять из двух коннекторов, так как рассчитана на подключение портативного оборудования. Монтажная рамка, которая часто одновременно служит и декоративной лицевой панелью, служит для монтажа модуля в установочной коробке. Как минимум одна установочная коробка для монтажа телекоммуникационных розеток отведена на каждое рабочее место. 2.1.6 Выбор программного обеспечения В качестве операционной системы сервера будет использоваться Windows Server 2012 R2, которая является наиболее надежной и безопасной операционной системой в семействе серверных ОС Windows, что является необходимым условием для сервера. Windows Server 2012 R2 – серверная операционная система компании «Microsoft», являющаяся усовершенствованной версией Windows Server 2012. Каки Windows 7, Windows Server 2012 R2 использует ядро Windows NT 6.1. Новые возможности включают улучшенную виртуализацию, новую версию Active Directory, Internet Information Services 7.5 и поддержку до 256 процессоров. Это первая ОС Windows, доступная только в 64-разрядном варианте. В Windows Server 2010 R2 имеются средства для анализа состояния и диагностики операционной системы, так же данная серверная операционная система предлагает целый ряд новых технических возможностей в области безопасности, управления и администрирования, разработанных для повышения надежности и гибкости работы сервера. В качестве ОС на рабочих станциях оставляется установленная ранее Windows 7. Операционная система Windows 7: - обеспечивает высокий уровень масштабируемости и надежности; обеспечивает более высокий уровень безопасности, включая возможность шифрования файлов и папок с целью защиты корпоративной информации; обеспечивает поддержку мобильных устройств для обеспечения возможности работать автономно или подключаться к компьютеру в удаленном режиме; - обеспечивает встроенную поддержку высокопроизводительных многопроцессорных систем; - обеспечивает возможность работы с сервером Microsoft Windows Server R2; обеспечивает эффективное взаимодействие с другими пользователями по всему миру благодаря возможностям многоязычной поддержки. Кроме этого, на все компьютеры необходимо поставить антивирусную программу ESET NOD32 Business Edition. Эта антивирусная программа была выбрана по следующим причинам: 1) Проактивная защита и точное обнаружение угроз. Антивирус ESET NOD32 разработан на основе передовой технологии ThreatSense®. Ядро программы обеспечивает проактивное обнаружение всех типов угроз и лечение зараженных файлов (в том числе, в архивах) благодаря широкому применению интеллектуальных технологий, сочетанию эвристических методов и традиционного сигнатурного детектирования. 2) Host Intrusion Prevention System (HIPS). Усовершенствованная система защиты от попыток внешнего воздействия, способных негативно повлиять на безопасность компьютера. Для мониторинга процессов, файлов и ключей реестра HIPS используется сочетание технологий поведенческого анализа с возможностями сетевого фильтра, что позволяет эффективно детектировать, блокировать и предотвращать подобные попытки вторжения. 3) Высокая скорость работы. Работа Антивируса ESET NOD32 не отражается на производительности компьютера – сканирование и процессы обновления происходят практически незаметно для пользователя, не нагружая систему. 4) Удобство. Антивирус ESET NOD32 разработан по принципу минимальной нагрузки на систему и занимает не более 44 Мб памяти. 5) Простота использования. Для нормального и бесперебойного функционирования сети необходимо обеспечить ее безопасность. Специализированные программные средства защиты информации от несанкционированного доступа обладают в целом лучшими возможностями и характеристиками, чем встроенные средства сетевых ОС. Кроме программ шифрования, существует много других доступных внешних средств защиты информации. Из наиболее часто упоминаемых, следует отметить следующие системы, позволяющие ограничить информационные потоки. 1. Firewalls – брандмауэры (дословно firewall – огненная стена). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные сервера, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/ транспортного уровней. Это позволяет резко снизить угрозу несанкционированного доступа извне в корпоративные сети, но не устраняет эту опасность совсем. Более защищенная разновидность метода – это способ маскарада (masquerading), когда весь исходящий из локальной сети трафик посылается от имени firewall-сервера, делая локальную сеть практически невидимой. 2. Proxy-servers (proxy – доверенность, доверенное лицо). Весь трафик сетевого транспортного уровней между локальной и глобальной сетями запрещается полностью – попросту отсутствует маршрутизация, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники. Очевидно, что при этом методе обращения из глобальной сети в локальную становятся невозможными. Очевидно также, что этот метод не дает достаточной защиты против атак на более высоких уровнях – например, на уровне приложения (вирусы и JavaScript). 3. Антивирусная программа (антивирус) – изначально программа для обнаружения и лечения программ, заражённых компьютерным вирусом, а также для предотвращения заражения файла вирусом. В данной сети будет использоваться антивирусная программа ESET NOD32 Business Edition. 2.1.7. Размещение оборудования Размещение оборудования по кабинетам при проектировании локальной вычислительной сети ДОУ приведено в таблице 6. Таблица 6 - Размещение оборудования по кабинетам Наименование кабинета Оборудование Количество (шт.) Серверная Комутатор Маршрутизатор Сервер Комутационный шкаф 1 1 1 1 Кабинет заведующего Стационарный компьютер Ноутбук Многофункциональное устройство(МФУ) (СЕТЕВОЙ) Телефон Розетка 11 1 1 1 2 Кабинет делопроизводителя Стационарный компьютер Многофункциональное устройство(МФУ) Телефон Розетка 1 1 1 2 Кабинет старшего воспитателя Стационарный компьюте Многофункциональное устройство(МФУ) Телефон Розетка 1 1 1 2 Кабинет заведующего хозяйственной частью Стационарный компьютер Многофункциональное устройство(МФУ) Телефон Розетка 1 1 1 2 Кабинет психолога (“Консультационный центр”) Стационарный компьютер Многофункциональное устройство(МФУ) Телефон Розетка 3 1 1 3 Окончание таблицы 6 Музыкальный кабинет Стационарный компьютер Ноутбук Розетка 1 2 2 Групповые помещения : №1, №2, №3, №4 Стационарный компьютер (в каждую группу) Розетка 4 4 2.2 Практическая часть 2.2.1 Монтаж кабельной системы Прокладку кабеля витая пара следует вести согласно предварительного плана, придерживаясь основных правил: – кабельная проводка делается в негорючих ПВХ трубах, максимально скрытно; – прокладывать UTP кабель следует подальше от радиаторов отопления и электрических проводов, хотя бы не ближе, чем 0,5 метра; – для открытой прокладки UTP кабеля предварительно прокладывают кабельный канал, с углами и поворотами. В этом же коробе удобно и эстетично можно разместить розетки, если короб широкий, но бывают и накладные розетки рядом с узким коробом, что немного удешевляет процесс. – Максимальная длина отрезка кабеля между розетками или роутером, маршрутизатором или patch-панелями — 100 м. Никаких узлов, петель на кабеле быть не должно, причем минимальный радиус изгиба зависит от толщины кабеля и составляет 4 его диаметра. Все элементы розетки, коннекторы и patch-панелями должны быть одной категории, например CAT5. После того как аккуратно проложили «витую пару», сделали запас под коммутацию, переходим к обжиму витой пары. Обжим витой пары производили специализированным инструментом: обжимные клещи под разъем RJ45 и стриппер (нож) для разделки кабеля. Материалы — коннекторы RJ-45. Кабельным стандартам определено всего два типа распределения жил на вилке RJ-45. Это стандарт Т568A и Т568B. При соединении компьютер — хаб (свич) оба конца кабеля обжимается по верхнему ряду (Т568B). При соединении хаб-хаб или компьютер-компьютер один конец кабеля обжимается по верхнему ряду (Т568B), другой по нижнему (Т568А). Обжимаем розетку под RJ-45 Внутри розетки находится вынимающийся вкладыш, в нем есть клеммы. На самой розетке есть цветовая схема для заделки кабеля, там всегда четко указано, какой цвет кабеля в какой контакт должен приходить. Провода перед вбиванием в клеммы зачищать не надо. Проверка правильности разъемов RJ-45 и целостность линии обязательно надо проверить Для монтажа ЛВС используются кабель витая пара категории 5е, короб телекоммуникационные, электрические розетки, коммутационный шкаф, патч-панель на 12 кабелей и кабельное оборудование: соединитель, заглушка на шов, плоский угол, заглушка внутренняя. 2.2.2 Настройка активного оборудования Настройка коммутатора. Для доступа к утилите настройки откройте веб-браузер и введите адрес по умолчанию http://192.168.0.1 в адресном поле браузера нажмите клавишу Enter. https://mcgrp.ru/views2/1042088/page16/bg10.png Рисунок 15 - Адресное поле браузера Чтобы войти в коммутатор, IP-адрес ПК должен быть установлен в тех же адресах подсети коммутатора. IP-адрес-192.168.0.x ("x" - любое число от 2 до 254), маска подсети-255.255.255.0. Через некоторое время появится окно входа в систему, как показано на рисунке 16. https://mcgrp.ru/views2/1042088/page16/bg10.png Рисунок 16- Окно входа в систему Введите admin для имени пользователя и пароля, как в нижнем регистре. Затем нажмите кнопку Войти или клавишу Enter. Конфигурация после успешного входа в систему главная страница отобразится как рисунке 17. https://mcgrp.ru/views2/1042088/page17/bg11.png Рисунок 17 – Главная страница системы После этого осуществляется настройка необходимых функций путем нажатия настройки в левой части экрана. Процедура настройки сервера Lenovo TS140 может меняться в зависимости от конфигурации сервера при его поставке. В некоторых случаях сервер полностью настроен и просто необходимо подключить его к сети и источнику переменного тока, после чего сервер можно включать. В некоторых случаях для сервера требуется установка аппаратного обеспечения, настройка аппаратного обеспечения и микропрограммы, а также установка операционной системы. Основная процедура настройки сервера: 1. Распакуйте комплект поставки сервера. 2. Установите необходимые компоненты аппаратного оборудования или сервера. 3. Подключите кабель Ethernet и кабели питания к серверу. Чтобы определить расположение разъемов. 4. Включите сервер, чтобы проверить его работу. 5. Проверьте параметры Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) и настройте их при необходимости. 6. Настройте конфигурацию RAID, установите операционную систему и основные драйверы. 7. Установите все дополнительные драйверы, необходимые для дополнительных функций. 8. Настройте параметры Ethernet в операционной системе, обратившись к справке операционной системы. Это действие не требуется, если операционная система была установлена с помощью программы ThinkServer EasyStartup. 9. Проверьте наличие обновлений микропрограммы и драйверов. 10. Установите другие приложения. Ознакомьтесь с документацией, поставляемой с устанавливаемыми приложениями. После развертывания Windows Server 2012 r2, необходимо установитьпоследнее актуальное обновление, задать имя и настроить статический IP-адрес Рисунок 18 – Настройка Hostname и Network settings Установка служб Active Directory (AD) и Domain Name System (DNS) необходимо для разграничения прав доступа сотрудников к информации Рисунок 19 – Добавление роли Active Directory Служба Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) необходима для раздачи сетевых адресов клиентским устройствам Рисунок 20 – Добавление роли DHCP Сервер сконфигурирован, далее необходимо настроить клиентские компьютеры. Рисунок 21– Добавленные роли на сервер На сервере организации будет развернута ОС – Microsoft Windows Server 2012 r2 standard, на рабочих станциях – MicrosoftWindows 7 Настройка рабочих станций Для подключения компьютеров к корпоративному домену требуется: - указать имя компьютера (hostname); - указать домен; - иметь соответствующий доступ; - перезагрузить компьютер; - авторизоваться под доменной учетной записью. Рисунок 22 – Подключение к домену 2.2.3 Расчет длины сегмента и пропускной способности сети При проектировании сети в первую очередь разрабатывается наглядная модель сети с привязкой к имеющимся планам и инженерным конструкциям. Данное действие позволяет: - Определиться в каком месте будет установлено коммуникационное оборудование. Выбрать с учётом имеющихся коммуникаций наименьшее расстояние для прокладки коммуникационных кабелей. Учитывая масштаб плана, позволяет рассчитать приблизительную длину каждого кабельного сегмента. Для разработки модели выбран метод имитационного моделирования, поскольку он в большей степени соответствует предъявляемым требованиям по адекватности и сложности. В качестве программы для разработки модели сети выбрана программа MicrosoftVisio. Физическая схема расположения локально вычислительной сети с. Булгаковопоказана на рисунке 22. МДОБУ детский сад «Семицветик» Рисунок 23 - Физическая схема расположения ЛВС Все кабели укладываются в кабель-каналы и прокладываются по полу и в потолке. Серверная комната для оборудования предусматривается, несмотря на то, что сеть небольшая и коммуникационный шкаф установлен непосредственно в серверной. В шкаф установлены коммутатор и сервер и маршрутизатор. В ДОУ расположено двенадцать компьютеров, три ноутбука. Пять многофункциональных устройств, пять телефонов. Максимальная дальность сегментов ЛВС до коммутационного оборудования не превышает 100 метров, что соответствует требованию стандарта EIA/TIA-568-В передачи данных на скорости 100 Мбит/с. Исходя из перечисленного оборудования, организуется семнадцать рабочих мест. Сеть строится по топологии «Звезда» с использованием 1 коммутатора и 1 маршрутизатора. На рабочих местах для удобства устанавливается внешняя компьютерная розетка. Всего устанавливается 17 розеток по количеству рабочих мест. К каждому рабочему месту от шкафа прокладывается кабель «неэкранированная витая пара категории 5e» (UTP). Для подключения к розеткам используются коммутационные шнуры длиной один метр. Количество данных шнуров равно 25. Прокладка кабеля выполняется по полу в кабель-каналах и по потолку. Коммутационный шкаф устанавливается непосредственно в серверной на высоте 2 метра от пола. Общая длина кабеля будет равна сумме длин кабеля от каждого рабочего места до коммутационного шкафа. Так как она не может быть вычислена эмпирически ввиду малого размера сети, будет использоваться теоретический способ, на основе плана второго этажа ДОУ (рисунок 7). Расчет длины кабеля представлен в таблице. Так как метод вычисления не является точным, поэтому для каждого кабеля берется запас 0,5 м. Номера рабочих мест берутся в соответствии с рисунком 20. Таблица7 – Расчет длины кабеля Номер компьютера Длина кабеля, м R1 2 R2 R1+8=10 R3 R2+11=22 R4 R3 +40=62 R5 R4+48=110 R6 R5+57=167 R7 R6+60=227 R8 R7+82=309 R9 R8+38=347 R10 R9+56=403 R11 R10+62=465 R12 R11+80=545 Окончание таблицы 7 R13 R12+70=615 R14 R13+42=657 R15 R14+48=705 R16 R15+60 =765 R17 R16+86 =851 Итого: 851 При суммировании всех кабельных сегментов без учета коммутационных шнуров, длина получилась не более 851 метров. Так как кабель витая пара продаётся бухтами по 305 метров, можно вычислить нужное количество этих бухт по формуле 1: N=L/l (1) где N – количество бухт, шт.; L – длина всего кабеля, необходимого для прокладки сети, м.; l – длина кабеля в одной бухте, м. Подставив соответствующие значения в формулу получилось следующее выражение: N=851/305=2,8шт. Из него следует, что для организации сети потребуется 3 катушки витой пары. В качестве технологии доступа был выбран FastEthernet, обеспечивающий скорость обмена данными в 100 Мбит/с. В качестве подвида данной технологии был выбран 100BASE-TX, IEEE 802.3u – развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5: CAT5e – скорость передач данных до 100 Мбит/с. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Расчет пропускной способности Пропускная способность сети - это параметр, влияющий на такой критерий эффективности, как производительность. Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании. Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46 / 64 ≈ 0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500 / 1518 ≈ 0,99 от общей информации. Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большее количество служебной информации. Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 bt, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt то получим, что период следования кадров составит 672 bt. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс ≈ 148810 кадр/с. При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12208 бит, период следования составляет 12 208 bt + 96 bt = 12 304 bt, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1 / 123,04 мкс = 8127 кадр/с. Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации Vп в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети: Пп (бит/с) = Vп · 8 · f. (2) Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна: Ппт1 = 148 810 кадр/с = 54,76 Мбит/с, Это составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети. Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна: Ппт2 = 8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с. Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с. 3 Мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности 3.1 Требования при работе с ЛВС Главным требованием, предъявляемым к ЛВС, является выполнение сетью ее основной функции обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость и масштабируемость - связаны с качеством выполнения этой основной задачи. Производительность - это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети. Существуют следующие основные характеристики производительности сети - время реакции, пропускная способность и задержка передачи и вариация задержки передачи. Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности с точки зрения пользователя. В общем случае время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос. Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства. Надежность ЛВС определяется следующими показателями: Готовностью или коэффициентом готовности (availability), который означает долю времени, в течении которого система может быть использована. Вероятностью доставки пакета узлу назначения без искажений (вероятность потери пакета, вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным) Способностью системы защитить данные от несанкционированного доступа (безопасностью). Отказоустойчивостью (fault tolerance) - способностью скрыть от пользователя отказ отдельных элементов сети. Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений и служб), наращивая длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени. Поддержка разных видов трафика. Сеть должна обеспечить совместную передача традиционного компьютерного и мультимедийного трафика (в том числе видео и речи). Управляемость подразумевает собой возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности сети и планировать ее развитие. Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие различные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от различных производителей. 3.2 Требования по электробезопасности Работы, производящиеся при мониторинге локально-вычислительной сети, а также при последующей ее эксплуатации и обслуживании, можно квалифицировать как творческую работу с персональными электронными вычислительными машинами (ПЭВМ) и периферийными устройствами. Работа сотрудников, непосредственно связанных с компьютером, а соответственно с дополнительным вредным воздействием целой группы факторов, существенно снижает производительность их труда. К таким факторам необходимо отнести: - повышенный уровень шума при работе ПЭВМ и периферийных устройств; - электромагнитное излучение; - ионизирующее излучение от экрана дисплея ПЭВМ; - возможность повышенной запыленности рабочей зоны; - изменение микроклимата и тепловыделение; наличие опасного значения напряжения в электрической цепи, из-за контакта с которой может произойти поражение человека; - перенапряжение зрительных анализаторов. При эксплуатации ЭВМ возникает следующий опасный фактор: опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через человека. Поражение электрическим током может возникнуть в результате прикосновения к оголенным проводам, находящимся под напряжением или к корпусам приборов, на которых вследствие пробоя возникло напряжение. Электропитание ЭВМ осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Перед подключением ЭВМ к сети обеспечивается либо наличие провода защитного заземления в розетке подключения ЭВМ, либо наличие заземляющего контура для внешнего заземления ЭВМ через заземляющий болт на задней крышке кожуха. Максимальное сопротивление цепи заземления 4 Ом. Кроме того, токопроводящие части (провода, кабели) изолируются, приборы заземляются. Обслуживающий персонал должен быть технически грамотен, а правила техники безопасности эксплуатации электроустановок должны соблюдаться неукоснительно. При работе аппаратуры запрещается: - проверять на ощупь наличие напряжения токоведущих частей аппаратуры; - применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией; - производить работу и монтаж в аппаратуре, находящейся под напряжением; подключать блоки и приборы к работающей аппаратуре. Согласно классификации правил эксплуатации электроустановок, помещение должно соответствовать первому классу: сухое, беспыльное помещение с нормальной температурой воздуха и изолированными полами. Безопасность при работе с электроустановками регламентирует ГОСТ 12.1.038-82. 3.3 Требования пожарной безопасности Анализируемое оборудование может стать источником пожара при неисправностях токоведущих частей. Наиболее частые причины пожаров: - перегрев проводов; - короткое замыкание; - большие переходные сопротивления в электрических сетях; - электрическая дуга или искрение. Для обеспечения современных мер по обнаружению и локализации пожара, эвакуации рабочего персонала, а также для уменьшения материальных потерь необходимо выполнять следующие условия: - наличие системы автоматической пожарной сигнализации; - наличие эвакуационных путей и выходов; наличие первичных средств тушения пожаров: пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, сухой песок, огнетушители Заключение Подводя итоги полученных результатов, представляется возможным сделать следующие выводы: цели и задачи определённые в начале работы по проекту выполнены, спроектирована ЛВС стандарта Fast Ethernet 100 Мбит/с для МДОБУ детский сад «Семицветик» с. Булгаково, состоящая из 17 рабочих станций 1 сервера, 1 маршрутизатора ,1 комутатора. Выполнены следующие этапы проектирования: - описано назначение ЛВС и требования к ней, исходя из задач выбранной организации; - на основании сравнительного анализа подобрано оборудование для организации ЛВС; - выполнен обзор топологий и стандартов на ЛВС, выбрана оптимальная конфигурация сети; освещены вопросы программного обеспечения для всех рабочих мест сети и выделенного сервера, выбора ОС и пакетов прикладных программ; - проведен расчет пропускной способности сети на скорости 100 Мбит/с; Для построения сети передачи данных в проекте применяется топология одноточечного администрирования. Реализована топология типа «звезда» на основе витой пары категории 5е с центром в помещении серверной. Для получения наибольшей гибкости использования всей системы не существует разделения на сеть передачи данных и телефонную. В проекте предоставлены необходимые расчеты и чертежи, спецификация оборудования и материалов, необходимых для построения ЛВС. Кроме того, даны требования по монтажу, рекомендации по безопасности и эксплуатации системы. Спроектированная ЛВС, в связи с существующими реалиями рынка IT, будет подвержена моральному старению. Именно поэтому стоит вопрос о перспективах развития сети, модернизации её компонентов. Существующая организация сети позволяет в дальнейшем: Увеличить общее количество рабочих мест без изменения конфигурации сетевого оборудования. Провести модернизацию сервера (наращивание объема памяти, добавление в систему еще одного жесткого диска SCSI), что скажется на объемах доступного дискового пространства всех рабочих станций и скорости работы. Настроить серверную ОС, чтобы использовать файловый сервер в качестве сервера приложений, т.е. в режиме, когда сервер отдает рабочим станциям часть вычислительной мощности. При этом скорость работы рабочих станций будет ограничена в принципе только пропускной способностью сети и возможностями сервера Если скорость 100 Мбит/с будет сильно затруднять работу в сети, возможна установка сетевого оборудования другого скоростного стандарта - Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с). Все эти мероприятия позволят значительно увеличить производительность рабочих станций сети без изменения их аппаратных конфигураций, за меньшее время и с удовлетворительными финансовыми затратами, чем если бы производилась модернизация всех рабочих станций. Это еще раз подтверждает преимущества иерархической сети с выделенным сервером. Список используемой литературы 1. Федеральный закон от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации". 2. Порядок проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программам среднего профессионального образования, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 16 августа 2013 г. № 968. 3. Порядок организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам среднего профессионального образования, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 14 июня 2013 г. №464. 4. Методические рекомендации МО РБ по организации выполнения и защиты выпускной квалификационной работы в образовательных организациях, реализующих образовательные программы среднего профессионального образования по программам подготовки специалистов среднего звена, 2015. 5. Дипломное проектирование. Учебное пособие для студентов. Под редакцией д.т.н., профессора Лачина В.И. –Ростов на Дону: Феникс, 2008. 6. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. - Взамен ГОСТ 19.002-80, ГОСТ 19.003-80; введ. 01.01.1992. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1991. - 23 с. - (Единая система программной документации). 7. ГОСТ 19.102-77. Стадии разработки. - Введ. 01.01.1980. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1991. - 2 с. - (Единая система программной документации). 8. ГОСТ 19.201-78. Техническое задание. Требования к содержанию и оформлению. Введ. 01.01.1980. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1991. - 2 с. - (Единая система программной документации). 9. ГОСТ 19.402-78. Описание программы. Введ. 01.01.1980. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1991. - 2 с. - (Единая система программной документации). 10. ГОСТ 19.404-79. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению. Введ. 01.01.1981. - М.: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1991. - 2 с. - (Единая система программной документации). 11. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам. - Взамен ГОСТ 2.105-79, ГОСТ 2.906-71; введ. 01.07.1996. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1995. - 19 с. - (Межгосударственный стандарт. Единая система конструкторской документации). 12. ГОСТ 7.32.- 2001 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу «Отчет о научно-исследовательской работе». 13. ГОСТ 7.1. –2003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание» 14. ГОСТ 7.82.–2001 «Библиографическая запись». 15. системы» ФГОС СПО по специальности 11.02.11 «Многоканальные телекоммуникационные 16. Безручко В.Т. информатика (курс лекций): Учебное пособие. М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М, 2016. 17. Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей./ М. Гук. – СПб.: Питер, 2017. Закер К. Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей. / К. Закер. – БХВ-Петербург, 2017. 18. «Локальные сети: Архитектура, алгоритмы, проектирование» Новиков Ю. В. – М.: Издательство ЭКОМ, 2015. – 312 с. 19. Методическое руководство «Проектирование структурированной кабельной системы локальной вычислительной сети образовательного учреждения». Составители: Панов Г.И., Филимонов А.Ю., УГТУ, 2018. 20. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов./В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2018. 21. Олифер В. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы, 4-е изд. – СПб. и др. : Питер, 2015. 22. Оглтри Т. Модернизация и ремонт сетей. / Т. Оглтри – Вильямс, 2013. 23. Поляк-Брагинский А. Локальные сети. Модернизация и поиск неисправностей. / А. Поляк-Брагинский – БХВ-Петербург, 2014. 24. «Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов» Семенов А. Б. – М.: ДМК Пресс, 2016. 432 с 25. Руденков Н.А., Долинер Л.И. Основы Сетевых Технологий; Екатеринбург, УрФУ, 2016 26. Таненбаум Э. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. / Э. Таненбаум. – СПб.: Питер, 2018. 27. Трулав Д. / Сети. Технология, прокладка, обслуживание./ Д. Трулав – НТ Пресс, 2015. 28. Хант, Крейг. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. Руководство администратора сети; Киев: BHV, 2015. 29. http://www.gven.ru/ 30. http://www.nix.ru/ 31. http://www.3com.ru 32. http://www.novacom.ru 33. http://www.ell.ru/ 34. http://lectures.net.ru/ 35. www.znanium.com
