Министерство  образования и науки Российской Федерации 

Белгородский  государственный технологический  университет

имени В.Г. Шухова 

Институт  ИТУС

Кафедра Информационных технологий 
 
 
 

Курсовой  проект

по  дисциплине «Информационные  сети»  на тему:

«Информационная система для лечебного учреждения»

       Белгород 2011 
СОДЕРЖАНИЕ 
 

1. Постановка задачи

       1.1. Введение

    Внедрение вычислительной техники в процессы организации и управления предприятиями  произошло в середине 20 века. Вслед  за появлением первых компьютеров, ориентированных на выполнение  специфических задач, компьютерные технологии стали быстро развиваться.

    Уже в 70 годах появившиеся мини-компьютеры, занимавшие в отличие от предыдущего  поколения небольшую площадь, привели  к появлению концепции распределения компьютерных ресурсов по предприятию. Однако, компьютеры продолжали работать автономно, не предоставляя пользователям возможности распараллеливания вычислений и совместного использования ресурсов. С течением времени требования предприятий увеличились, и стали появляться первые локальные вычислительные сети.

    Вычислительная  сеть — это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

    - компьютеров;

    - коммуникационного оборудования;

    - операционных систем;

    - сетевых приложений.

    Сети  организовывались в зависимости  от потребностей и возможности пользователей  в количестве соединенных между  собой абонентов. Постепенное увеличение количества абонентов сети приводило к тому, что по мере возникновения потребностей и средств сети расширялись.

    В настоящее время практически  в каждой организации существует локальная сеть, позволяющая быстро и качественно обрабатывать и  транслировать информацию.

    В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

      Для конечного пользователя сеть — это  не компьютеры, кабели и концентраторы  и даже не информационные потоки, для  него сеть — это, прежде всего, тот  набор сетевых служб, с помощью  которых он получает возможность просмотреть список имеющихся в сети компьютеров, прочитать удаленный файл, распечатать документ на «чужом» принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность предоставляемых возможностей — насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны — определяет для пользователя облик той или иной сети.

    Основные  преимущества, связанные с применением компьютерных сетей:

    • возможность совместного использования периферийных устройств (таких как сканеры, принтеры, плоттеры и т.д.);

    • повышение эффективности и скорости обработки информации в группе сотрудников;

    • обеспечение совместного доступа к Internet;

    • быстрое получение доступа к корпоративным хранилищам информации.

    Однако  сети имеют и недостатки:

    - сеть требует дополнительных, иногда значительных затрат на покупку сетевого оборудования, программного обеспечения, на прокладку соединительных кабелей и обучение персонала;

    - сеть требует приема на работу  специалиста (администратора сети), который будет заниматься контролем работы сети, ее модернизацией управлением доступом к ресурсам, устранением возможных неисправностей, защитой информации  и резервным копированием. Для больших сетей может понадобиться целая бригада администраторов;

    - сеть ограничивает возможности перемещения компьютеров, подключенных к ней, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей;

    - сеть представляет собой прекрасную  среду для распространения компьютерных  вирусов, поэтому вопросам защиты  от них придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров. Ведь достаточно инфицировать один – и все компьютеры сети будут поражены.

    - сеть резко повышает опасность  несанкционированного доступа к  информации с целью ее кражи  или уничтожения. Информационная защита требует проведения целого комплекса технических и организационных мероприятий.

    Для обеспечения функционирования локальной  сети часто выделяется специальный компьютер — сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями.  
 
 
 
 
 
 
 

       1.2. Постановка задачи

1. Разработать проект локальной вычислительной сети как основы комплекса технических  средств информационной системы в заданной предметной области.
2. Сконфигурировать и рассчитать локальную сеть Ethernet для фирмы 
   (расположение отдельных подразделений которой и их основные характеристики приведены в таблице 1.)

       Таблица 1. Основные характеристики, необходимые для разработки сети.

2. Разработка структурной схемы ЛВС

       2.1. Привязка к местности и топология

Рис. 1. Расположение зданий на местности. 

    Учитывая расположение зданий, для создания сети выберем топологию «Звезда».

      Преимущества топологии «Звезда»:

    1.  Легко модифицировать сеть, добавляя  новые компьютеры.

    2.  Централизованный контроль и  управление.

    3. Выход из строя одного компьютера  не влияет на работоспособность сети

      Для соединения между зданиями  будем использовать многомодовый  оптоволоконный кабель1000BASE-FX, обеспечивающий наилучшую пропускную способность и надёжность всей системы в целом. Прокладка оптики будет производиться под землёй. Это обусловлено тем, что кабель будет иметь большую защищенность от внешних воздействий, нежели при протяжке воздушным способом.

       2.2. Логическая структура сети

       2.2.1. Разбиение  на подсети

       Рассчитаем  минимальное количество компьютеров  в сети: 10 зданий * 2 этажа в каждом * 4 рабочих группы на этаже * 10 (минимальное количество компьютеров в группе) = 800

       Рассчитаем  максимальное количество компьютеров  в сети: 10 зданий * 2 этажа в каждом * 4 рабочих группы на этаже * 30 (максимальное количество компьютеров в группе) = 2400

       Используется  сеть класса B.

       Выделим в сети 10 подсетей.

       Компьютеры, находящиеся в одном здании, относятся  к одной подсети. Следовательно, максимальное количество узлов в  подсети рассчитаем так: 2*4*30=240.

       Определим необходимое количество бит для идентификатора узла.

       241₁₀=11110001₂

       Для идентификатора узла необходимо 8 бит.

       Следовательно, под идентификатор подсети отведем 8 бит.

       Маска подсети: 255.255.255.0.

       2.2.2. Схема  этажа и здания.   

       Рис. 2. Схема этажа. 
 

       Рис. 3. Схема здания.

    В качестве архитектуры  сети была выбрана коммуникационная  технология  Ethernet.

    Преимуществ у архитектуры Ethernet  довольно много. Прежде всего, сама эта технология довольно проста в реализации. Соответственно Ethernet-  устройства (сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы и т.д.) оказываются значительно дешевле аналогичных устройств других сетевых архитектур. В Ethernet  можно использовать практически любые виды кабеля, а применение оптоволокна позволяет объединить участки сетей, расположенных далеко друг от друга. Наконец, совместимость различных вариантов Ethernet  очень высока, что позволяет не только наращивать мощности сети с использованием существующей кабельной инфраструктуры, но и легко расширять сеть, подключая к ней новые, более скоростные сегменты.

     В каждом здании на каждом этаже, где находятся компьютеры, будут установлены управляемые коммутаторы, к которым будут подключены вычислительные машины с помощью топологии “Звезда”. Каждая рабочая группа подключена непосредственно к главному коммутатору, находящемуся на первом этаже. Управлять коммутаторами можно из любого здания с любого компьютера. Для управления нужно знать логин и пароль. В главном компьютере установлен VPN-Server. Установлен модем непосредственно для выхода в Интернет. Внутри зданий будем использовать витую пару. Такая конфигурация будет наиболее оптимальна в плане цены и производительности сети для поставленной задачи.

     Каждый  компьютер (или иное устройство) подключается к концентратору или коммутатору. Соответственно, каждый компьютер должен быть снабжен сетевым адаптером с разъемом RJ-45.

       2.3. Линии связи

       2.3.1. Магистрали

    Для связи между зданиями будем использовать многомодовый оптический кабель 1000BASE-FX. Желательно провести его прокладку под землёй, если же это невозможно то прокладку возможно провести по линиям электропередач.

       2.3.2. Кабельные системы здания

    Кабельная система здания будет реализована  с помощью неэкранированной витой  пары кат.5 или выше (UTP). Кабель будет проложен в специальные кабель каналы которые обладают большей стойкостью к помехам нежели чем на открытом пространстве.

       2.4. Сетевое оборудование

    В качестве сетевой карты можно  использовать сетевой

адаптер  D-Link DFE-520TX PCI, 10/100Mb.  

    В качестве коммутаторов для рабочих  групп используем DES-1050G.  

    В качестве этажных коммутаторов будем использовать

 DES-3016 Управляемый коммутатор 2 уровня

с 16 портами 10/100 Base-TX. 

    В качестве коммутатора  здания выберем DES-3550 Управляемый

      коммутатор 2 уровня с 48 портами 10/100Base-TX .

    В качестве главного коммутатора будем использовать Cisco WS-C3560G-24TS-S  

    Сервер  Cisco 2500 предлагает широкий выбор вариантов подключений локальных и глобальных сетей, что позволяет в сочетании с ПО Cisco IOSTM добиться максимально эффективного использования сетевых ресурсов.

    Универсальный телекоммуникационный шкаф TLK. Серия Server (TFS)  

    Источник  бесперебойного питания ИБП CyberPower V400E line-interactive

(Мощн-400VA/240W,диап  напряжен-165Vac-270Vac,время раб в

авт режиме ~15мин,батарея 4,5AH ) - обеспечит работу сети без

питания до 15 в масштабе главного здания. 

    ИБП UPS Ippon Back Power Pro 500 - обеспечит работу ПК в течении

нескольких  минут.

   3. Анализ сети

       3.1. Расчет  корректности сети

       3.1.1. Расчет времени задержки детектирования коллизий (PDV)

        Таблица 2. Значения задержек, вносимых элементами сети. 

Для расчета полной задержки следует  сложить соответствующие значения:

(Левый  край + задержка распространения  * длина) + (центр + задержка распространения  * длина) + ...(центр + задержка распространения  * длина) + (правый край + задержка  распространения * длина) = PDV

Рис.4 Расчет PDV.

    15,3 + (10+100+15)*0,113 = 29,425    

    24,0 + 0,1*180 = 42      

    24,0 + 0,1*180 = 42       

    165 + (10+100+15)*0,113 = 179,125

    Итого: 292,55

    Это значение меньше чем 575 бит, следовательно, сеть удовлетворяет стандарту IEEE 802.3.

       3.1.2. Расчет сокращения межпакетного интервала (PVV)

    Этот  расчет показывает, насколько сократится интервал между 2 последовательными  пакетами, переданными по самому длинному пути. Сокращение интервала определяется изменением длины пакета в левом  и средних сегментах (в правом, приемном, межпакетный интервал уже не меняется).

    Максимальное  значение PVV составляет 49 битов.

    Таблица 3. Сокращения межкадрового интервала, вносимые элементами сети.

    PVV=10,5+8+8+8+8=42,5 бит

    Это значение меньше чем 49 бит, следовательно, сеть удовлетворяет стандарту IEEE 802.3.

       3.2. Анализ  потребляемой мощности сети

                     Таблица 4. Сводная таблица мощностей.

       24*80+12*20+10*9+70,8*1+350*800+670*1= 282990,8 Ватт

       3.3. Анализ  стоимости оборудования

               Таблица 5. Стоимость сетевого оборудования. 

       Общая сумма затрат: 1303660 руб.

      Заключение

         В результате данного курсового  проекта был разработан проект сети для школы. Была разработана общая структура сети, подобрано нужное оборудование, удовлетворяющее требованиям данной сети. Для соединения между этажами будет использоваться кабель «витая пара», для соединения между зданиями - оптоволоконный кабель. В целях повышения отказоустойчивости системы используется топология «звезда». Сеть разделена на подсети. Предложен вариант реализации проекта на основе сетевого оборудования фирмы D-Link. Выполнен расчет корректности сети, анализ потребляемой мощности и стоимости сетевого оборудования.  
 

   Список литературы

1. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», учебник для ВУЗов - издательский дом «Питер», 2002.
2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник. В.Г.Олифер, Н.А.Олифер – СПб.: Питер, 2007.
3. Компьютерные сети. 4-е изд. Э.Таненбаум – СПб.: Питер, 2005.

      Приложение  
 

Коммутатор D-Link DES-1050G, 48ports 10/100Mb + 2ports10/100/1000Mb

D-Link DES-3016 
 
 
 

Коммутаторы серии DES-30хх – это высокопроизводительные управляемые коммутаторы второго  уровня, являющиеся идеальным решением для провайдеров услуг и предприятий  малого и среднего бизнеса. Устройства предоставляют оптические порты для подключения к общей сети небольших групп пользователей, находящихся на больших расстояниях, например, в другом здании или объединения сетей отделов, находящихся в разных комнатах в пределах одного здания.