Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Локальная вычислительная сеть. 2

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование локальной вычислительной сети по дисциплине:

СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Проверил: ст. преп.

Ершов Е.С.

Выполнил: студент группы ЗАС-312

Приходько И.С.

Вариант №2

Омск 2014

Содержание


1. Введение	3
2. Постановка задачи	4
3. Теоретический анализ	5
3.1. Топологии вычислительной сети	5
3.2. Сетевые устройства и средства коммуникаций	8
4. Описание разработанной ЛВС	12
4.1 Выбор топологии сети	12
4.2 Выбор способа связи	13
4.3 Выбор протокола канального уровня 4.4 Выбор класса сети 4.5 Выбор подсети 4.6 Таблица IP – Адресов 4.7 Программное обеспечение 4.8 Размещение оборудования 4.9 Планы этажей 4.10 Расчет стоимости 4.11 Результаты моделирования	13 13 14 14 14 15 16 17 17
5. Заключение	19
6. Список использованной литературы	20

Введение

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

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

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

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

2 Постановка задачи

Разработать проект ЛВС для 2-х этажного здания. Область использования ЛВС и состав программного обеспечения, размещаемого на серверах и рабочих станциях. План помещений показан на рисунке (шаг сетки на плане равен 1 метру, высота перекрытий между этажами 4,5 метра):

Число рабочих станций в комнатах:

1 этаж

2 этаж

1-я комната: __4____;

2-я комната: __4____;

3-я комната: ___4___;

4-я комната: ___4___;

5-я комната: ___0___;

6-я комната: ___2___;

1-я комната: __3___;

2-я комната: ___2___;

3-я комната: ___3___;

4-я комната: ___3___;

5-я комната: ___4___;

6-я комната: ___3___;

Выбрать место размещения серверов, при необходимости наметить перегородки для отделения серверов от остальных помещений. Подключить сеть к уже имеющейся ЛВС (предоставляющей услуги Интернет), размещенной в здании, удаленном от проектируемой ЛВС на 500м. Разделить сеть на 2 подсети; назначить сети, подсетям, сетевым интерфейсам IP- и широковещательные адреса.

В сети необходим сервер с программным обеспечением: файловый сервер, почтовый сервер и SQL база данных

3 Теоретический анализ

Сетевая архитектура - это совокупность стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети. Архитектура сети описывает не только физическое расположение сетевых устройств, но и тип используемых адаптеров и кабелей. Кроме того, сетевая архитектура определяет методы передачи данных по кабелю.

3.1. Топологии вычислительной сети.

3.1.1 Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети (рисунок 1).

Рисунок 1- Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

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

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

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер может реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

3.1.2 Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д (рисунок 2).

Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

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

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

3.1.3 Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети (рисунок 3).

Рисунок 3 - Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

3.1.4 Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде (рисунок 4).

Рисунок 4 - Древовидная структура

3.2. Сетевые устройства и средства коммуникаций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

стоимость монтажа и обслуживания,
скорость передачи информации,
ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров),
безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

3.2.1. Виды используемых кабелей.

а) Витая пара (рисунок 5).

Рисунок 5 - витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с., легко наращивается, однако не защищена от помех. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

б) Коаксиальный -кабель (рисунок 6).

Рисунок 6 – коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick), желтый кабель (yellow cable) или 10BaseT5. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности он является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

в) Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet или 10BaseT2 . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит в секунду.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

г) Оптоволоконные линии (рисунок 7).

Рисунок 7 – оптоволоконный кабель

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких миллиардов бит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются они там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

3.2.2. Сетевая карта

Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса, или соединения между компьютером и сетевым кабелем. Платы вставляются в специальные гнезда (слоты расширения) всех компьютеров и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между компьютером и сетью, к соответствующему разъему, или порту, платы (после ее установки) подключают сетевой кабель. Назначение платы сетевого адаптера:

подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;
передача данных другому компьютеру;
управление потоком данных между компьютером и кабельной системой;
плата сетевого адаптера (рисунок 8) принимает данные из сетевого кабеля и переводит в форму, понятную центральному процессору компьютера.

Рисунок 8 – Сетевые карты

Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве). Эти программы реализуют функции подуровней управления логической связью и управление доступом к среде канального уровня модели OSI.

3.2.3. Разветвитель(HAB)

Разветвитель служит центральным узлом в сетях с топологией «звезда».

3.2.4. Репитер

При передаче по сетевому кабелю электрический сигнал постепенно ослабевает (затухает). И, искажается до такой степени, что компьютер перестает его воспринимать. Для предотвращения искажения сигнала применяется репитер, который усиливает (восстанавливает) ослабленный сигнал и передает его дальше по кабелю. Применяются репитеры в сетях с топологией «шина».

4 Описание разработанной ЛВС

4.1 Выбор топологии сети

Для данной сети следует применить топологию типа «звезда» т.к. данная топология обеспечивает, безотказность остальной сети в случае вывода из строя хотя бы одного сегмента, позволяет легко добавлять новые сегменты сети и легко их контролировать, а также данная топология даст возможность снизить затраты на оборудование. Основными узлами сети являются два коммутатора, маршрутизатор и медиаконвертер. Преимуществом данной топологии перед FDDI снижение затрат на использование вспомогательного кабеля, данные затраты сопоставимы с покупкой качественного свитча. Остальные топологии очень сильно проигрывают ненадёжности и не рассматриваются.

4.2 Выбор способа связи

Для связи рабочих станций и принтеров в сегмент достаточно использовать технологию Fast Ethernet, которая обеспечивает скорость работы до 100Мбит/с. Поэтому станции соединены неэкранированной витой парой пятой категории по стандарту 100Base-TX. Для доступа к серверу также используется технология Gigabit Ethernet. Соединение коммутаторов, маршрутизатора и медиаконвертера выполнено экранированной витой парой по технологии Gigabit Ethernet. А для соединения проектируемой сети с уже существующей планируется провести 50 мкм мультимодовый оптоволоконный кабель стандарта 1000Base-SX по причине его надёжности, высокой скорости передачи и максимальной непрерывной длины в 550 метров.

4.3 Выбор протокола канального уровня

Для подключения в равноранговой сети рабочих станций и сервера к уже существующей сети применяется сетевая технология Gigabit Ethernet (с контролем несущей CSMA/CD), которая является в настоящий момент наиболее распространенной в мире, имеет поддержку всех ведущих производителей сетевого оборудования и полностью стандартизована международными организациями (стандарт IEEE 802.3). Она обеспечивает достаточно высокую скорость передачи для каждой станции, отсутствие ожидания при передаче (если среда передачи не занята), поддержку различных физических сред передачи (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно).

4.4 Выбор класса сети

Максимальное количество рабочих станций в сети равно 254. Сеть относится к классу С, где для идентификации устройств в сети отводится 8 бит, что удовлетворяет существующие потребности и оставляет достаточный запас адресного пространства, для идентификации подсети отводятся 1 бит.

Класс	Первые биты	Число байт для № сети	Число байт для № узла	Число сетей	Число узлов
C	110	3	1	2 097 154	256

4.5 Выбор подсети

Исходя из соображений, что класс сети C и сеть разделена на две подсети, маской подсети будет 255.240.0.0. Адрес был выбран произвольный 172.16.0.0, но соответствующий классу сети C.

4.6 Таблица IP – Адресов

Описание	IP адрес
Маршрутизатор	172.16.0.1
Сервер	172.16.0.2
PC №1	172.16.0.101
PC №2	172.16.0.102
…………………..	………………….
PC №35	172.16.0.35
PC №36	172.16.0.36
Принтер №1	172.16.0.81
Принтер №2	172.16.0.82
…………………….	…………………
Принтер №11	172.16.0.91
Принтер №12	172.16.0.92
Широковещательный адрес здания № 1	172.16.0.10
Широковещательный адрес здания № 2	172.16.0.100

4.7 Программное обеспечение

На сервер установлено программное обеспечение Microsoft SQL Server 2014 для использования база данных, почтовый сервер Microsoft Exchange Server 2010, так же сервер используется как система хранения данных. На рабочих станциях установлены соответствующие клиенты, а так же установлен jabber клиент для связи с сотрудниками. Выход в интернет обеспечивается браузером Mozilla. Маршрутизация и DHCP сервер настроены на маршрутизаторе D-Link DFL-260E.

4.8 Размещение оборудования

На первом и втором этажах размещено 36 рабочих станций и 12 сетевых многофункциональных устройств. Оборудование подключено к розеткам на стенах патчкордами RJ-45 – RJ-45, различной длины. Далее по кабелю UTP категории 5e розетки уходят в серверную, созданную путем монтажа перегородки. В серверной розетки разбиваются на патч-панели и затем коммутируются в коммутаторы D-link DES-1050G соединенные друг с другом. Главный коммутатор соединяется с маршрутизатором D-link DFL-260E, который с свою очередь подключается к медиаконвертеру D-Link DMC-1910T. Медиаконвертер обеспечивает связь с главным здание по оптоволоконному кабелю стандарта 1000Base-SX для доступа с локальной сети главного здания и выхода в интернет.

4.9 Планы этажей

4.10 Расчет стоимости

Оборудование	Кол-во	Цена (у.е)	Сумма (у.е)
Коммутатор D-link DES-1050G	2шт	7000	14000
Маршрутизатор D-link DFL-260E	1шт	15000	15000
Медиаконвертер D-Link DMC-1910T	1шт	13000	13000
Неэкранированная витая пара UTP 5e	1430м	7	10010
Коннектор обжимной для витой пары RJ-45	200шт	15	3000
Розетки настенные RJ-45	48шт	90	4320
Патч-панель RG-45 24 порта	2шт	1000	2000
Оптоволоконный кабель 50 мкм мультимодовый	500м	58	29000
Коннекторы для оптоволокна	2шт	80	160
Шкаф настенный 12U	1шт	7500	7500
Microsoft SQL Server Standard 2014	1шт	30000	30000
Microsoft Server 2012	1шт	30000	30000
Итог			157990

4.11 Результаты моделирования

Программой NetCracker 4.1 произведено моделирование разработанной ЛВС. В ходе моделирования использовались объекты Workstation Ethernet(Рабочая станция), Printer(Принтер), Server(Сервер), Building(Главное здание) и два типа соединений(Ethernet и Fiber optic). Рабочие станции, принтеры и сервер были подключены к коммутаторам и получали IP адреса он вышестоящего маршрутизатора. Затем были назначены тип и направление трафика: от рабочих станций к серверу, от рабочих станций к принтерам, от рабочих станций к главному зданию. Тип трафика использовался согласно установленному программному обеспечению. Замер максимальной нагрузки происходил при трафике со всех машин во всех направлениях и был равен: 0,2% ресурса первого коммутатора, 0,3% второго коммутатора, 16,8% пропускной способности маршрутизатора. Канала до сервера был загружен не более чем на 2,2%. Отброшенных пакетов на оборудовании не наблюдалось. Схема работы оборудования на пиковой нагрузке приведена ниже (рисунок 1).

Рисунок 1 - Cхема конфигурации оборудования

Заключение

В ходе проделанной работы была спроектирована ЛВС предприятия, определена трасса прокладки кабеля, было выбрано необходимое оборудование и программное обеспечение. Так же была сосчитана смета на реализацию ЛВС. Имеется небольшой запас по расширению сети. Можно добавить рабочие станции в свободные разъемы коммутаторов. Однако введение большого числа новых компьютеров может привести к необходимости кардинального пересмотра структуры сети, но одним из основных преимуществ разработанной сети является широкая полоса пропускания до главного здания

Итоговые характеристики сети получились следующими:

Количество рабочих мест – 36, шт;

Топология – звезда;

Скорость передачи – 1024, Мбит/с;

Срок эксплуатации – 10, лет;

Сметная стоимость ЛВС – 157990 у.е.

Список использованной литературы

Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы СПБ.: Питер 2001,
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Высокоскоростные технологии ЛВС, СПБ.: Питер 2001.
Веб ресурс: www.citforum.ru
Веб ресурс: www.wikipedia.ru
Веб ресурс: www.dlink.ru

Локальная вычислительная сеть. 2 📙 Курсовая → 🆔 117972

Локальная вычислительная сеть. 2

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Содержание

Введение

Коммутатор D-link DES-1050G