Обобщенная структурная схема сети. Как создавать понятные логические (L3) схемы сети Структурная схема локальной сети
Федеральное агентство по образованию РФ
«Петровский колледж»
Курсовая работа
по дисциплине «Компьютерные сети и телекоммуникации»
Тема: «Проектирование учебной локальной вычислительной сети»
Выполнил: Курилович Н.Г.
Проверил: Маркелов Ю.П.
Санкт-Петербург 2010
Введение
Этап 1. Инфологическое обследование объекта автоматизации
Этап 2. Проектная стадия
Этап 3. Расчет конфигурации сети
Заключение
Введение
Наше время характеризуется бурным развитием телекоммуникационных технологий.
Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.
Локальная сеть –это группа связанных между собой компьютеров, серверов, принтеров, расположенных в пределах здания, офиса или комнаты. Локальная сеть дает возможность получать совместный доступ к общим папкам, файлам, оборудованию, различным программам и т.д.
Использование ресурсов локальной сети дает возможность существенно снизить финансовые затраты предприятия, повысить уровень безопасности хранения важных данных, сократить временные затраты сотрудников компании на решение различного вида задач, а так же повышение общей эффективности работы.
Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.
LAN (Local Area Network) - локальная сеть, предназначенная для объединения территориально сгруппированных сетевых устройств. Все сетевые устройства внутри LAN обладают информацией об MAC-адресах соседних сетевых адаптеров и обмениваются данными на втором (канальном) уровне семиуровневой модели OSI.
Основные преимущества LAN:
1. Снижение нагрузки на сеть
2. Информационная безопасность
a. Объединение рабочих мест пользователей в функциональные группы, между которыми невозможен несанкционированный обмен данными на канальном уровне.
b. Разграничение доступа к серверам и принтерам.
c. Разграничения доступа к Internet
d. Взаимная изоляция сегментов сети, использующих различные сетевые протоколы (например: виртуальная сеть пользователей IPX, виртуальная сеть пользователей Apple)
3. Снижение затрат на эксплуатацию
a. Низкая стоимость перемещения, изменения и добавления сетевых пользователей
b. Уменьшение количества неиспользованных портов коммутаторов
4. Повышение надежности и отказоустойчивости сети
a. Изоляция broadcast-штормов
b. Ускоренная локализация неисправностей
c. Более полный контроль за трафиком
d. Эффективное использование ip адресов
Недостатки LAN:
1. Увеличение начальных расходов
2. Необходимость дополнительного обучения персонала.
Этап 1. «Инфологическое обследование объекта автоматизации»
Цели и задачи
Основной задачей курсового проекта является проектирование и расчет одноранговой учебной ЛВС на топологии «Звезда» и «Общая шина» ОИПТС Петровского колледжа.
Компьютеры будут использоваться студентами с целью обучения, проведения практических занятий. Сеть должна обеспечивать бесперебойное функционирование и взаимодействие различных распределенных приложений, находящихся в этой сети.
Список учебных дисциплин
Таблица 1. Список учебных дисциплин и ПО, необходимое для них
| ДИСЦИПЛИНЫ | ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ |
| Микропроцессоры и микропроцессорные системы | ElectronicWorkBench 5.0 |
| SDE 8080i | |
| FD51 Rus | |
| Информационные технологии | Microsoft Office 2010 Home and Student |
| Stamina | |
| Алгоритмизация и программирование | Borland C++ Builder 6.0 |
| Программное обеспечение компьютерных сетей и WEB-серверов | Apache 2.0 |
| Denver | |
| Пакеты прикладных программ | Компас-3D v.12 |
| Техническое обслуживание средств вычислительной техники | Virtual PC 2007 |
| WinRAR 3.94 | |
| Opera 11 | |
| Google Chrome 8.0 | |
| Adobe Acrobat Reader 9.4 | |
| CPUID CPU-Z 1.56 | |
| GPU-Z 0.45 | |
| Acronis Disk Director 11 Home |
Каждая рабочая станция будет оснащена 32-х битной операционной системой Window 7 HomeBasicDVD (RUSDVD). Такой выбор объясняется тем, что в состав Windows 7 вошли как некоторые разработки, исключённые из Windows Vista, так и новшества в интерфейсе и встроенных программах и она имеет больше возможностей, по сравнению с предшествующими версиями Windows и более оптимизирована.
Стоимость одной лицензионной ОС MS Windows 7 Home Basic 32-bit Rus 1pk OEI DVD на один ПК (рабочуюстанцию) составляет 3799 р. Следовательно, для 34 рабочих станций общая стоимость составит 129166 р.
Программное обеспечение рабочих станций
Кроме операционной системы, на рабочих станциях требуется установить основной пакет прикладных программ и утилит, соответствующих требованиям ЛВС.
1. MS Office 2007 Professional Win32 Rus AE CD BOX (для образовательных учреждений)
Таблица 3. Системные требования для MSOfficeProfessional
2. КОМПАС-3DV12
Таблица 4. Системные требования для КОМПАС-3DV12
3. Acronis Disk Director 11 Home
Таблица 5. СистемныетребованияAcronis Disk Director 11 Home
Типовая конфигурация рабочей станции
Таблица 7. Расчет стоимости рабочей станции
| Комплектующие | Описание товара | Стоимость |
| Корпус | InwinEMR-006, microATX, Minitower, 450W, Black/Silver | 2290 р. |
| Материнская плата | Gigabyte GA-H55M-S2H, iH55, Socket 1156, 2xDDR3 2200MHz, 2 x PCI Express x16 + Integrated Intel HD Graphics, 6 x SATA II, LAN 1 Gbit, microATX | 3290р. |
| Процессор | Intel Core i3 530 2.93GHz, 2х256 кб, 4 Мб, LGA1156 BOX | 4390р. |
| Оперативная память | Kingston HyperX (KVR1333D3N9K2/2G) Kit of 2, DDR3 2048Mb (2x1024), 1333MHz | 1590 р. |
| Жесткийдиск | Western Digital WD5000KS/AAKS, 3.5", 500Mb, SATA-II, 7200 об/мин, Кэш16Мб | 1840 р. |
| Видеокарта | Встроенный видеоадаптер | 0 р. |
| Оптическийпривод | Asus DRW-24B3ST, DVD RW, SATA, Black | 1090 р. |
| LAN | Встроенный сетевой адаптер 1Gbit | 0 р. |
| Монитор | Samsung EX1920, 18.5" / 1366 х 768 pix/ 16:9, 1000:1, DC - 5000000:1/ 250 кд/м² / 5 мс, D-Sub / DVI, TFT Black | 5990 р. |
| Сетевойфильтр | Vektor Lite, 1.8 м | 399 р. |
| Устройства ввода | Logitech Desktop MK120 Black, комплект клавиатура+мышь | 680 р. |
| ИТОГО: | 21560 р. | |
Итого, стоимость одной рабочей станции составила 21560 рублей. Спроектированная сеть состоит из 34 рабочих станций, что составит 733000 рублей.
Типовая конфигурация была подобрана с использованием информации сайта магазина Компьютер-центр КЕЙ. (http://www.key.ru/)
Заключение по первому этапу
По завершении работы над первым этапом курсового проекта по компьютерным сетям и телекоммуникациям, мною был составлен список всего ПО установленного на рабочих станциях. Была составлена типовая конфигурация рабочей станции с учетом системных требований, прикладного и системного ПО, причем необходимый объем памяти на жестком диске высчитывался методом суммирования объёма памяти, требующегося для ПО. Оперативная память и процессор выбраны с учетом системных требований приложений, с запасом 30%.
Этап 2. Проектная стадия
Цели и задачи
Целью второго этапа курсового проекта является разработка спецификаций коммуникационного оборудования, стоимости проведения работ и планов объединяемых в ЛВС рабочих помещений с указанием расположения в них ПК и кабельных магистралей.
К каждому помещению необходимо составить спецификацию коммуникационного оборудования, после чего, составить общий план всех помещений ЛВС и спецификацию всего оборудования.
Выбор кабельной системы
Выбор кабельной системы зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации.
Витая пара (twistedpair) - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой и покрытых пластиковой оболочкой.Именно скрутка позволяет предотвратить некоторые типы помех, наводимые на кабеле. Обычно для Ethernet 10Base – T используется кабель, имеющий две витые пары. Одну на передачу и одну на приём (AWG 24).
Тонкий коаксиал (RG-58 или «Тонкий Ethernet») - электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов. Волновое сопротивление 50 Ом, диаметр 0,25 дюйма, максимальная длина кабельного сегмента 185 метров. Применимо правило 5.4.3.Стандарт 10BASE2. Коаксиальный кабель более помехоустойчив, затухание сигнала в нем меньше чем в витой паре.
Пассивное сетевое оборудование ЛВС включает в себя:
1) Сам кабель
2) Настенные розетки RJ-45
3) Патч-панели
4) Повторители
5) Патч-корды (абонентские шнуры) с разъёмами RJ-45(кабель для соединения настенных розеток с разъёмами на сетевом адаптере компьютера).
Прокладка кабельных систем в рабочих помещениях осуществляется на основе составленного плана этого помещения с учётом спецификации на расходные материалы и комплектующие изделия данного помещения.
При проектировании кабельных систем нужно учитывать характеристики и ограничения различных кабельных систем:
1) Максимальную длину кабельного сегмента в соответствии с его типом
2) Пропускную способность кабеля
3) Наличие оборудования, обеспечивающего взаимодействие с другими кабельными системами
Проанализировав характеристики различных типов кабеля, физическое расположение компьютеров, выбираем кабель «витая пара» 10Base-T и тонкий коаксиал.
Выбор топологии сети
Сетевая топология - способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.
Существует несколько вариантов топологий для проектирования и построения сети. Ниже приведено описание некоторых из них.
Шинная топология
Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет - кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.
При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, потому что линия связи единственная. В противном случае переданная информация будет искажаться в результате наложения (конфликта, коллизии).
Рис.1 Топология Общая шина
Шине не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети могут нормально продолжать обмен. Кроме того, так как используется только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети. Может показаться, что шине не страшен и обрыв кабеля, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособных шины. Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств - Терминаторов.
При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты, которые соединяются различными устройствами - повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.
Рис.2 Топология общая шина с повторителями
Достоинства:
1) Небольшое время установки сети;
2) Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);
3) Простота настройки;
4) Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.
Недостатки:
1) Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети;
2) Сложная локализация неисправностей;
3) С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.
Топология звезда
Звезда - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может.
Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано.
Выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.
Рис.4 Топология Звезда
В звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи имеется только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое оборудование по сравнению с шиной и избавляет от необходимости применения дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в «звезде» проще, чем в «шине», ведь каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня.
На базе топологии «звезда» можно строить различные другие виды топологий, как бы расширяя её. Например, можно к уже имеющемуся в сети концентратору добавить ещё концентратор с определённым количеством портов и тем самым, добавить новых пользователей в сеть.
Данная топология строится на кабельной системе «витая пара», хотя если используется концентратор с дополнительным портом для подсоединения с помощью коаксиального кабеля, можно использовать это соединение. Например, можно подсоединить к общей сети ещё несколько рабочих станций по топологии, например «шина». Таким образом, из данной топологии можно сделать практически любую смешанную топологию.
Достоинства:
1) выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
2) хорошая масштабируемость сети;
3) лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
4) высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
5) гибкие возможности администрирования.
Недостатки:
1) выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
2) для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
3) конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
На основе всей вышеприведённой информации о топологиях построения сетей, их достоинствах и недостатках, а так же в соответствии с характеристиками создаваемой сети, выбираем топологию «звезда-шина».
Обследование выбранного помещения.
Все объекты (кабинеты 30, 36 и 39) находятся на третьем этаже и предназначены для проведения практических занятий студентов на ПК. В этих кабинетах мы проведём инфологическое обследование, составим схемы, рассчитаем требуемое количество оборудования и его стоимость.
Ниже изображен план первого объекта сети, кабинет № 30. В своём составе имеет 15 рабочих станций.
Схема 1. План кабинета №30
Условные обозначения:
Таблица 8. Спецификации коммуникационного оборудования кабинета №30
| № | Наименование | Единицы измерения | Количество | Цена (руб.) | Стоимость (руб.) | Примечание |
| I Расходные материалы | ||||||
| 1 | Короб 40х20мм прямоуг.,белый | метры | 44 | 140 | 6167 | 3м на подъем по стене, |
| 2 | Кабель коаксиальный RG-58 C/U, бухта 100м | метры | 43 | 14 | 619 | 3м на подъем по стене, |
| II Комплектующие изделия | ||||||
| 1 | кронштейн 19"" 3U | Штук | 1 | 638 | 638 | |
| 2 | Концентратор 16 xRJ-45, 1xBNC, 19" |
штук | 1 | 2613 | 2613 | |
| 3 | BNC-коннектор RG-58(П) обжимной | штук | 31 | 16 | 496 | |
| 4 | BNC-коннектор RG-58(М ) обжимной | Штук | 1 | 25 | 25 | |
| 5 | BNCT-коннектор (М-М-М) | Штук | 15 | 67 | 1008 | |
| 6 | Кабель BNC (П) - BNC(П) 1.5 м | Штук | 15 | 84 | 1272 | |
| 7 | BNC терминатор 50 Ом | штук | 1 | 32 | 32 | |
| III Монтаж | ||||||
| 1 | Метр | 35 | 58 | 2030 | ||
| 2 | Укладка кабеля в короб | Метр | 34 | 14 | 493 | |
| 3 | Обжим RG-58 BNC-connector | штук | 32 | 43 | 1392 | |
| 4 | Монтаж розетки (BNCT-connector) в короб | Штук | 15 | 87 | 1305 | |
| 5 | Штук | 1 | 725 | 725 | ||
| 6 | Монтаж Концентратора в стойку | Штук | 1 | 435 | 435 | |
| 7 | Тестирование ЛВС | Порты | 15 | 40 | 600 | |
| IV Общая стоимость | ||||||
| ИТОГО: | 19851 | |||||
Второй объект проектируемой сети (кабинет №36) включает в себя 16 рабочих станций. Ниже приведен его план.
Схема 2. План кабинета №36
Условные обозначения:
Таблица 9. Спецификации коммуникационного оборудования кабинета №36
| № | Наименование | Единицы измерения | Количество | Цена (руб.) | Стоимость (руб.) | Примечание |
| I Расходные материалы | ||||||
| 1 | метры | 262 | 9 | 2599 | 3м на подъем по стене, | |
| 2 | Короб 40х20мм прямоуг.,белый | метры | 43 | 140 | 6026 | 3м на подъем по стене, |
| II Комплектующие изделия | ||||||
| 1 | кронштейн 19"" 3U | Штук | 1 | 638,08 | 638,08 | |
| 2 | Штук | 1 | 768 | 768 | ||
| 3 | Штук | 1 | 4832 | 4832 | ||
| 5 | Штук | 16 | 57 | 921 | ||
| 6 | Штук | 32 | 25 | 819 | ||
| III Монтаж | ||||||
| 1 | монтаж короба на стену до 50 мм | Метр | 35 | 58 | 2030 | |
| 2 | Укладка кабеля в короб | Метр | 209 | 14 | 3030 | |
| 3 | Монтаж розетки RJ-45 в короб | Штук | 16 | 87 | 1392 | |
| 4 | Монтаж Кронштейна 19"" на стену | Штук | 1 | 725 | 725 | |
| 5 | Монтаж коммутатора в стойку | Штук | 1 | 435 | 435 | |
| 6 | Монтаж патч – панели в короб | Штук | 1 | 435 | 435 | |
| 7 | Штук | 16 | 87 | 1392 | ||
| 8 | Тестирование ЛВС | Порты | 16 | 40 | 640 | |
| IV Общая стоимость | ||||||
| ИТОГО: | 26684 | |||||
Третий объект проектируемой сети (кабинет №39) содержит в себе 3 рабочие станции. Ниже можно наблюдать его план.
Схема 2. План кабинета №36
Условные обозначения:
Таблица 10. Спецификации коммуникационного оборудования кабинета №39
| № | Наименование | Единицы измерения | Количество | Цена (руб.) | Стоимость (руб.) | Примечание |
| I Расходные материалы | ||||||
| 1 | Кабель "Витая пара" 8 пр. 5E кат. (PCnet), бухта 305м | метры | 56 | 9 | 555 | 3м на подъем по стене, |
| 2 | Короб 40х20мм прямоуг.,белый | метры | 22 | 140 | 3083 | 3м на подъем по стене, |
| II Комплектующие изделия | ||||||
| 1 | кронштейн 19"" 3U | Штук | 1 | 638 | 638, | |
| 2 | Патч-панель 19" 16 портов, кат. 5е, универсальная (PCnet) | Штук | 1 | 768 | 768 | |
| 3 | Коммутатор PLANET GSW-1600 16-port 10/100/1000BaseTX 19" | Штук | 1 | 4832 | 4832 | |
| 4 | Розетка 8P8C (RJ-45) категория 5е, универсальная (PCnet) | Штук | 3 | 57 | 172 | |
| 5 | Патч-корд кат. 5е 0.5м (синий) | Штук | 6 | 25 | 153 | |
| III Монтаж | ||||||
| 1 | монтаж короба на стену до 50 мм | Метр | 17 | 58 | 986 | |
| 2 | Укладка кабеля в короб | Метр | 45 | 14 | 652 | |
| 3 | Монтаж розетки RJ-45 в короб | Штук | 3 | 87 | 261 | |
| 4 | Монтаж Кронштейна 19"" на стену | Штук | 1 | 725 | 725 | |
| 5 | Монтаж коммутатора в стойку | Штук | 1 | 435 | 435 | |
| 6 | Монтаж патч – панели в короб | Штук | 1 | 435 | 435 | |
| 7 | Кроссирование патч-панели (обжим, разделка кабеля, жгутирование) | Штук | 3 | 87 | 261 | |
| 8 | Тестирование ЛВС | Порты | 3 | 40 | 120 | |
| IV Общая стоимость | ||||||
| ИТОГО: | 14079 | |||||
Общий план проектируемой ЛВС
Схема 4. Общий план ЛВС
Условные обозначения:
Таблица 11. Спецификации территории, вне кабинетов
| у | Наименование | Единицы измерения | Количество | Цена (руб.) | Стоимость (руб.) | Примечание |
| I Расходные материалы | ||||||
| 1 | Кабель "Витая пара" 8 пр. 5E кат. (PCnet), бухта 305м | метры | 130 | 9,92 | 1289,60 | 3м на подъем по стене |
| 2 | Короб 40х20мм прямоуг.,белый | метры | 85 | 140,16 | 11913,60 | 3м на подъем по стене |
| II Комплектующие изделия | ||||||
| 1 | Коммутатор 5-port настенный |
Штук | 1 | 1285,76 | 1285,76 | |
| 2 | Вилка RJ-45 для круглого многожильного кабеля | Штук | 8 | 2,88 | 23,04 | |
| III Монтаж | ||||||
| 1 | Монтаж короба (< 60 мм) на стену из легких материалов высота > 2 м | Метр | 68 | 72,50 | 4930,00 | |
| 2 | Укладка кабеля в короба высота > 2 м | Метр | 104 | 17,50 | 1820,00 | |
| Обжим коннектора RJ-45 | Штук | 8 | 43,50 | 348,00 | ||
| IV Общая стоимость | ||||||
| ИТОГО: | 21610 | |||||
Заключение по второму этапу
При работе над вторым этапом, были составлены планы учебных помещений, общий план прокладки ЛВС, а так же составлены таблицы расходных материалов. Информация о количестве кабеля, комплектующих изделий, а так же о монтажных работах и их стоимости содержится в таблицах.
Общая сумма расходных материалов, комплектующих и монтажных работ составила 82224 рублей.
Этап 3. Расчет конфигурации сети
Цели и задачи
На данном этапе необходимо составить план расчета диаметра сети, с указанием рабочих станций, размеров помещений, по составленному плану составить таблицу расчета диаметра сети. Так же по составленной таблице, составить структурную схему и по схеме, произвести расчет работоспособности проектируемой ЛВС.
Расчет диаметра сети
Методика определения диаметра сети может быть оформлена в виде таблицы. Номера строк и столбцов в ней соответствуют индиентификаторам рабочих станций на общем плане ЛВС, а значения ячеек в таблице соответствуют расстоянию между рабочими станциями с номером строки и номером столбца. При этом, диагональные элементы не содержат значений.
Максимальное значение в этой таблице и будет равно диаметру сети в домене коллизий данной ЛВС.
Таблица 12. Расчёта диаметра сети
| WS1 | WS3 | WS4 | WS19 | WS20 | WS34 |
| WS1 | 29,10 м | 43,42 м | 76,15 м | 98,48 м | 128,41 м |
| WS3 | 29,10 м | 45,74 м | 78,47 м | 103,80 м | 133,73 м |
| WS4 | 43,42 м | 45,74 м | 32,73 м | 156,98 м | 186,91 м |
| WS19 | 76,15 м | 78,47 м | 32,73 м | 144,45 м | 174,38 м |
| WS20 | 98,48 м | 103,80 м | 156,98 м | 144,45 м | 29,93 м |
| WS34 | 128,41 м | 133,73 м | 186,91 м | 174,38 м | 29,93 м |
Для того чтобы проектируемая ЛВС работала корректно необходимо соблюдать 3 условия:
1. Количество рабочих станций не должно превышать 1024 шт.
2. Удвоенная задержка распространения сигнала (PDV) между двумя станциями не должна превышать 575bt.
3. Сокращение межкадрового расстояния при прохождении всех кадров через все повторители не должно превышать 49bt.
Структурная схема ЛВС
Данная структурная схема описывает ЛВС с диаметром сети от WS4 до WS34.
Схема 5. Структура сети между кабинетами №30 и №36
Расчет PDV
При расчете PDV необходимо пользоваться справочной таблицей и исходными данными (метраж, тип кабельной системы, структурная схема).
Таблица 13. Справочная таблица PDV
| Тип сегмента | База левого сегмента | База промежуточного сегмента | База правого сегмента | Задержка среды на 1 метр | Максимальная длина сегмента |
| 10BASE-5 | 11,8 | 46,5 | 169,5 | 0,866 | 500 |
| 10BASE-2 | 11,8 | 46,5 | 169,5 | 0,1026 | 185 |
| 100BASE-T | 15,3 | 42 | 165 | 0,113 | 100 |
| 10BASE-FB | - | 24 | - | 0,1 | 2000 |
| 10BASE-FL | 12,3 | 33,5 | 156,5 | 0,1 | 2000 |
| FOILR | 7,8 | 29 | 152 | 0,1 | 1000 |
| AUI(>2m) | 0 | 0 | 0 | 0,26 | 2+48 |
Расчет PDV (с 1 по 4):
· Левый Segment1: 15,3+20,93*0,113=17,67bt
· Промежуточный Segment2: 42+50,96*0,113=47,76bt
· Промежуточный Segment3: 42+81,18*0,113=51,17bt
· Правый Segment4: 169,5+33,84*0,1026=172,97bt
Расчет PDV (с 4 по 1):
· Левый Segment1: 11,8+33,84*0,1026=15,27bt
· Промежуточный Segment2: 42+81,18*0,113=51,17bt
· Промежуточный Segment3: 42+50,96*0,113=47,76bt
· Правый Segment4: 165+20,93*0,113=167,37bt
Так как полученное значение меньше 575bt, то эта сеть проходит по критерию максимально возможной задержки оборота сигнала, при максимальной длине сети 186,91 м.
Расчет PVV
Таблица 14. Таблица битовых интервалов PVV
| Тип сегмента | Передающий сегмент | Промежуточный сегмент |
| 10BASE-2 | 16 | 11 |
| 10BASE-5 | 16 | 11 |
| 10BASE-FB | – | 2 |
| 10BASE-FL | 10,5 | 8 |
| 100BASE-T | 10,5 | 8 |
Расчет PVV (с 1 по 4 ):
· Левый Segment1: 100BASE-T – 10,5bt
· Промежуточный Segment2: 100BASE-T – 8bt
· Правый Segment4: 10BASE2 – 16bt
Расчет PVV (с 4 по 1):
· Левый Segment4: 10BASE2 – 16bt
· Промежуточный Segment3: 100BASE-T – 8bt
· Промежуточный Segment2:100BASE-T – 8bt
· Правый Segment1: 100BASE-T – 10,5bt
Данная ЛВС по критерию PVV не превышает 49bt. Таким образом, спроектированная ЛВС, представленная структурной схемой, полностью работоспособна. Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы ЛВС даже в тех случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования сети.
Заключение
При работе над курсовым проектом, изучил весь цикл проектирования и реализации данной ЛВС. Была спроектирована ЛВС для учебных помещений одного из корпусов Петровского колледжа по стандарту Ethernetс использованием кабеля «Витая пара» и «Тонкий коаксиал» по всем параметрам, с использованием стандартов 10Base-T и 10Base.
Были проведены расчеты диаметра ЛВС, и расчеты по проверке работоспособности ЛВС при помощи метода битовых интервалов. Этот метод показывает, что спроектированная ЛВС работоспособна и соответствует всем требованиям и критериям стандарта Ethernet.
Для организации передачи данных по энергосетям передаваемая информация подвергается тем же преобразованиям, что и при передаче данных по телефонной сети общего пользования. То есть передаваемая информация на передающем конце подвергается кодированию, цифро-аналоговому преобразованию и модуляции, а на приемном конце - демодуляции, аналого-цифровому преобразованию и декодированию.
Поскольку каждый абонент системы передачи данных является как источником, так и получателем информации, то на каждом ПК необходимо организовать передающую и приемную части системы. Это удобно организовать, используя для передатчика и приемника один внутренний и внешний интерфейсы. Таким образом, обобщеная структурная схема системы передачи данных на одном ПК будет иметь следующий вид (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - Обобщеная схема системы передачи данных
Из рис. 3.1 видно, что передаваемые информация в цифровом виде поступает в устройство передачи данных через внутренний интерфейс. Внутренний интерфейс служит для выделения из всего потока данных, которые передаются по внутренней шине данных ПК, тех, которые предназначены для передачи в линию связи. Процесс выделения происходит в соответствии адресной информацией, передаваемой по шине адреса. Из этого следует, что внутренний интерфейс обеспечивает поступление в передающее устройство только тех данных, которые необходимо передать по линии связи. Таким же образом, принятые приемником данные, передаются через внутренний интерфейс в ПК для дальнейшей обработки.
Внешний интерфейс служит для согласования устройства передачи и приема данных с линией связи. Он выполняет функции разделения сигналов по направлениям, адаптацию сигналов к среде передачи, развязки по напряжению, согласования сопротивлений в линии и линейном тракте и выделения только полезного сигнала.
Процессы кодирования, декодирования, цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования, а так же модуляции и демодуляции выполняются микропроцессорной системой. Эта система имеет в своем составе постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), которое содержит программное обеспечение, обеспечивающее выполнение определенных функций микропроцессорной системы. Так же в нее входят оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ). ОЗУ используется для хранения промежуточных результатов вычислений, ключевых данных. В ППЗУ заносятся временные алгоритмы работы микропроцессорной системы. Все преобразования, которым подвергается сигнал, выполняются в самом микропроцессоре (МП). К используемому микропроцессору предъявляются особые требования. Так как при реализации алгоритмов кодирования и декодирования основной математической операцией является умножение с плавающей запятой, то при использовании классических МП резко возрастает сложность написания программ и время их выполнения. Сегодня в цифровой обработке сигналов широко применяются цифровые сигнальные процессоры, называемые еще - DSP-контроллерами. Основное достоинство этих DSP-контроллеров - возможность выполнения однотактных умножений, сложений, наличие специфических команд, таких как двоичная инверсия. Использование такого DSP-контроллера резко снижает требования к его быстродействию, что положительно сказывается на цене системы. Используя в микропроцессорной системе, наряду с обычным микропроцессором, DSP-контроллер, можно перераспределить выполняемые функции. Так МП занимается организацией обмена данными по шине данных с ПК, генерируя и получая адресную информацию по шине адреса, то есть выполняет функции внутреннего интерфейса. Так как быстродействие DSP-контроллера на много выше МП, то он выполняет функции кодирования, декодирования, цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования, а так же модуляции и демодуляции.
Внешний интерфейс организован несколькими устройствами, которые выполняют каждый свою функцию. Для адаптации сигнала к линии связи используется адаптивный эквалайзер. Эхокомпенсатор используется для разделения сигналов по направлениям. Устройство присоединения, выполняющее следующие функции: отсекает промчастоту и пропускает только полезный высокочастотный сигнал, служит заградительным устройством для высокого напряжения, служит согласующим элементом между высокочастотным кабелем и линейным трактом, так как волновое сопротивление кабеля не равно характеристическому сопротивлению линейного тракта.
Таким образом, общая структурная схема системы передачи данных по энергосети имеет следующий вид (рис. 3.2), где, УП - устройство присоединения, ША - шина адреса, ШД - шина данных.
Рисунок 3.2 - Структурная схема системы передачи информации по энергосетям
Исходя из этой схемы, можно привести структурную схему передатчика (рис. 3.3).
Функционирование МП осуществляется по алгоритму, записанному в ПЗУ и ППЗУ. Данные, которые анализируются микропроцессором, заносятся в ОЗУ. После выполнения всех необходимых операций над данными, происходит очистка ОЗУ, для того чтобы принять другие данные. Принцип работы кодера зависит от способа кодирования, который выбирается из условия получения минимальной вероятности ошибки и максимальной помехозащищенности. Модуляция должна обеспечивать перенос спектра полезного сигнала в область частот, где он будет меньше всего подвержен воздействию помех. Так же от способа модуляции зависит скорость передачи данных и максимальная помехоустойчивость. Поэтому от выбора вида модуляции зависят основные параметры системы передачи данных в целом.
Рисунок 3.3 - Структурная схема передатчика
Поскольку передача данных осуществляется в четырех частотных диапазонах, которые расположены довольно близко друг от друга, то появляется необходимость ограничения спектров передаваемых сигналов в рамках частотного диапазона. Ограничение производится для того, чтобы сигналы, передаваемые в одном диапазоне, не влияли на сигналы, которые передаются в другом частотном диапазоне. Для ограничения спектров используются полосовые фильтры, настроенные каждый на свою резонансную частоту.
Управление процессами, происходящими в микропроцессоре и DSP-контроллере, происходит с помощью драйверов, которые поставляются вместе с микропроцессором и DSP-контроллером от фирмы-производителя.
Под структурой (топологией) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети один относительно одного и способ соединения их линиями связи.
Существует три основные топология сети:
1. Сетевая топология шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем другим компьютерам;
2. Cетевая топология звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются другие периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;
3. Cетевая топология кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего компьютера в цепочке, и эта цепочка замкнута в «кольцо».
Сетевая топология «шина»
Сетевая топология «звезда»
Сетевая топология «кольцо»
На практике нередко используют и комбинации базовой топологии, но большинство сетей ориентированные именно на этих три.
При проектировании сети для данной организации будем использовать топологию «Звезда». Топология в виде “звезды”является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.
Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом.
Центральный узел управления – файловый сервер – реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из центра узла управления.
Структурная схема сети
Логическая схема сети
В сети следует воспользоваться каким-либо методом определения того, какой узел и в течение какого времени должен использовать линии обмена данными. Эти функции реализуются сетевым протоколом, который необходим для предотвращения доступа к шине более одного пользователя в любой конкретный момент времени.
В случае одновременного помещения в сеть двух наборов данных происходит конфликт данных и их потеря. В настоящее время используются два фактически стандартных сетевых протокола: Ethernet и Token Ring (Эстафетное кольцо).
В данном проекте будет использован стандарт Gigabit Ethernet, поддерживает скорость передачи до 1000 Мбит/с. В качестве подвида выбран 1000BASE-T, IEEE 802.3ab – стандарт, использующий витую пару категорий 5e или 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных – 250 Мбит/с по одной паре.
Ethernet – пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде – на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3.
Преимущества Ethernet:
· известная технология;
· доступность.
· обеспечивает быструю, эффективную доставку данных, необходимую для обмена данными в реальном времени.
Наиболее распространенной на сегодняшний день является топология «звезда» на технологии Ethernet, которая отвечает всем современным требованиям к локальной сети и довольно удобна в эксплуатации. Из схемы структурированной кабельной системы рис. 10 можно однозначно судить о том, что данная топология лучше всего подходит для данной организации.
Рис. 9. Топология «звезда»
Достоинства:
· выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
· хорошая масштабируемость сети;
· лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
· высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
· гибкие возможности администрирования.
Недостатки:
· выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
· для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
· конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
В центре каждой «звезды» - концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий гибкий кабель UTP, так же называемый «витой парой». Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или коммутатором - с другой. Устанавливать сеть с топологией «звезда» просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме «звезда», может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами .
В качестве технологии доступа был выбран Fast Ethernet, 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 при использовании 2 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине .
Формирование адресной структуры сети:
Для формирования адресного пространства данной сети выбраны IP-адреса класса С. (адреса из диапазона от 192.0.0.0 до 223.255.255.0). Маска подсети имеет вид 255.255.255.0. Первые 3 байта формируют номер сети, последний байт формирует номер узла.
Рис. 10. Схема структурированной кабельной системы
Логическая организация сети
Имеется ряд IP-адресов, которые зарезервированы для использования только в локальных сетях. Пакеты с такими адресами не передаются маршрутизаторами Интернета. В классе С к таким IP-адресам относятся адреса от 192.168.0.0 до 192.168.255.0.
Поэтому для локальной сети школы назначаем следующие IP-адреса:
· сервер - 192.168.1.1;
· компьютер в актовом зале - 192.168.1.2;
· компьютер секретаря - 192.168.1.3
· сетевой принтер в кабинете секретаря - 192.168.1.4;
На данном этапе для выбранного варианта конфигурации ЛВС:
- 1. разработаем архитектуру ЛВС;
- 2. разработаем структурную схему ЛВС, выберем компоненты ЛВС;
- 3. составим спецификацию ЛВС.
Методика проектирования локальных вычислительных сетей состоит из этапов, показанных на Рисунке 3.
Рисунок 3 - Этапы проектирования ВС
Методика проектирования архитектуры ЛВС состоит из этапов показанных на Рисунке 4.
Рисунок 4 - Этап проектирования архитектуры ЛВС
Для данной финансовой компании выбрали сетевую топологию «Звезда». Так как ее достоинствами является:
- -выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
- -хорошая масштабируемость сети;
- -лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
- -высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
- -гибкие возможности администрирования.
Для создания данной ЛВС была выбрана одноранговая архитектура, которая обладает рядом приемуществ:
- -легкость в установке и настройке;
- -независимость отдельных машин от выделенного сервера;
- -возможность для пользователя контролировать свои собственные ресурсы;
- -сравнительная дешевизна в приобретении и эксплуатации;
- -отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении, кроме операционной системы;
- -отсутствие необходимости иметь отдельного человека в качестве выделенного администратора сети.
Для данного курсового проекта выбрана топология стандарта 100Base-TX (с использованием двух пар проводников кабеля 5 категории или экранированной витой паре STP Type 1).
Стандарт 100Base-TX поддерживает кабель на экранированных витых парах с полным сопротивлением 150 Ом. Этот кабель распространен не так широко, как кабель на неэкранированных витых парах, и обычно имеется в зданиях, оборудованных сетью Token Ring. Кабели на экранированных витых парах прокладывают согласно спецификации ANSI TP-PMD для кабеля на экранированных витых парах и используют для них девятиконтактный разъем типа D. В разъеме DB-9 применяются контакты 1, 2 и 5, 9. Если плата NIC не имеет разъема DB-9, то к концам кабеля STP необходимо подключить штекер RJ 45 категории 5.
Выберем программное обеспечение .
Windows XP Professional Edition была разработана для предприятий и предпринимателей и содержит такие функции, как удалённый доступ к рабочему столу компьютера, шифрование файлов (при помощи Encrypting File System), центральное управление правами доступа и поддержка многопроцессорных систем. Поэтому для разрабатываемой фирмы я использую именно эту операционную систему, которая будет установлена на рабочие станции.
Поскольку одним из требований к проектируемой ЛВС является связь с Интернет, необходимо выбрать модем .
Модемы бывают внутренние и внешние. Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания. Для нашей сети выберем внешний модем ADSL Acorp Sprinter@ADSL USB.
В архитектуре нашей ЛВС используется коммутатор . Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания. Для нашей сети выберем коммутатор ASUS GigaX 1024/1024X 24x10/100Base-TX. Unmanaged. 19”.
Также, руководствуясь требованиями к безопасности разрабатываемой ЛВС, выберем необходимое антивирусное ПО . В качестве антивируса выберем ESET NOD32 (лицензия на 1 пользователя, на 1 год) BOX .
Функции антивируса: вычислительный сеть безопасность архитектура
- *Защита электронной почты.
- *Проверка интернет-трафика. Программа обеспечивает антивирусную проверку интернет-трафика, поступающего по HTTP-протоколу, в режиме реального времени и независимо от используемого браузера.
- *Сканирование файловой системы. Проверке могут быть подвергнуты любые отдельные файлы, каталоги и диски.
- *Предотвращение утечек информации. Программа защищает компьютер от троянских программ и всех типов клавиатурных шпионов, предотвращая передачу конфиденциальных данных злоумышленникам.
- *Отмена вредоносных изменений в системе.
- *Минимальное влияние на работу компьютера.
- *Автоматическое обновление. При обнаружении свежих обновлений программа скачивает и устанавливает их на компьютер.
Структурная схема ЛВС представлена на Рисунке 5.
1 - директор; 2 - секретарь; 3, 4, 5 - бухгалтерия; 6, 7 - системный администратор; 8 - электронщик; 9, 10, 11 - менеджеры; 12 - охрана; 13 - сетевой принтер; 14 - свитч; 15 - модем.
Рисунок 5 - Структурная схема ЛВС для финансовой компании
Таблица 8 - Спецификация ЛВС
|
Наименование оборудования |
Кол-во, шт |
Стоимость, |
||
|
Коммутатор ASUS GigaX 1024/1024X 24x10/100Base-TX. Unmanaged. 19” |
||||
|
Лицензия Microsoft Windows XP Professional Russian DSP OEI CD (OEM) |
||||
|
ПО 1С:Бухгалтерия 8.0 |
||||
|
ПО Антивирус ESET NOD32 (лицензия на 1 пользователя, на 1 год) BOX |
||||
|
Кабель Molex RJ45, 568B-P, STP многожильный, PowerCat 5E, 3M, (PCD-00037-0H-P) |
||||
|
Коннектор разъем RJ45 nos STR экранированный кабель кат.5E, 50m gold |
||||
|
"Безлимитный WEBSTREAM 256" |
||||
|
Модем ADSL Acorp Sprinter@ADSL USB |
||||
|
Итого, руб |