ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Тверской Государственный  Технический Университет»

Факультет   Заочный    

Специальность   Информационные системы и технологии 

Кафедра ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ   

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ (РАБОТА)

На тему    «Информационные сети»     

     Выполнил:

                                                                       студент группы ИСТ-4курса

                                                                       ЗФ Смирнова П.Г.

Уч.шифр - 06387 
 

     Проверил:

     _________________________ 

     «____»______________200__г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тверь

2010г

Тверской  государственный технический университет

Факультет   ЗАОЧНЫЙ  

Кафедра ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 

"УТВЕРЖДАЮ"   

Заведующий  кафедрой ИС   
 

(подпись)   

"  "    200_ г. 

ЗАДАНИЕ

на выполнение курсового проекта (работы)

      Студенту           

    1. Тема проекта (работы): «Локальная Вычислительная сеть предприятия» 

(утверждена  приказом по ВУЗу №______ от     )

    2. Срок сдачи студентом законченного  проекта (работы)     

    3. Исходные данные к проекту  (работе)                    

    4. Содержание  расчётно-пояснительной  записки дипломного проекта (работы):

      а) Аналитическая часть        

      б) Проектная часть        

      в) Обоснование экономической эффективности проекта  

    5. Перечень графического (иллюстративного)  материала: 
 

    6. Дата выдачи задания      

Руководитель     

 подпись 

Задание принял к исполнению “  ”   200_ г. 

(подпись  студента)

Содержание.

  Аннотация

В ходе проекта была разработана локальная  вычислительная сеть, состоящая из 8  рабочих станций и 1 серверов на основе самого распространенного  типа сети в настоящее время, к  достоинствам которого можно отнести простоту настройки, дешевизну компонентов. Звездообразная топология, используемая в проекте, обеспечивает возможность централизованного управления сетью, обеспечивает простоту поиска вышедшего из строя узла. Сеть построена с учетом будущего развития. В качестве операционной системы сервера выбрана Windows Server 2003 R2. Рассчитано необходимое количество сетевого оборудования, его цена приведены данные и расчеты используемого оборудования, затраты на построение составляют около 350000 руб. Составлен подробный план сети, где указаны все характеристики используемых компонентов. Задачи, заданные на проектирование, в целом выполнены. Курсовой проект имеет все необходимые данные и расчеты для построения сети.

Введение

      Цель  моего курсового проекта – это задача создания, анализа и расчета работоспособности создаваемой сети, а также рассмотрение различных топологий и технологий представления и обработки информации в сети.

      Компьютерной  сетью можно считать соединение двух и более компьютеров с  помощью  кабеля или телефонной линии и модема, при котором становится возможен обмен данными между ними. Компьютеры, расположенные в одном помещении или здании и связанные между собой, называют локальной компьютерной сетью  (LAN –Local Area Network). Количество компьютеров, подключенных к такой сети, ограничивается возможностями применяемой кабельной системы и сетевого оборудования. Несколько локальных компьютерных сетей при объединении образуют кампусную сеть (CAN –Campus Area Network), например, локальные сети расположенных по соседству  зданий или корпусов одного предприятия или учебного заведения. (MAN –Metropolitan Area Network)  - сеть уже городского масштаба, к которой могут быть подключены несколько кампусных или локальных сетей предприятий и организаций. (WAN –Wide Area Network) - широкомасштабная сеть, охватывающая, например, несколько городов, область или край. (GAN –Global  Area Network) - глобальная компьютерная сеть  - это объединение нескольких широкомасштабных компьютерных сетей, например,  в масштабе страны. И, наконец, сетью всех сетей является Интернет, в состав  которого входят Всемирная Компьютерная Паутина (World Wide Web), система электронной почты и другие системы хранения и передачи информации.

      Для реализации сетевых возможностей необходимо соединить два или более компьютеров в локальную сеть.  В случае если мы будем использовать для связи прямое кабельное соединение, потребуются многожильный кабель и разъемы для подключения его к СОМ - или LPT-портам компьютеров. Обычно используют разъемы типа DB-9 или DB-25. Если имеется телефонная линия, то, чтобы подсоединить к другому компьютеру или Интернету, нам понадобится модем, который необходимо подключить к свободному СОМ - или USB – порту или установить в слот на материнской плате, после чего настроить модем на соединение с Интернетом или другим ПК. И наконец, если мы хотим создать локальную компьютерную сеть в своем подъезде, доме или в офисе, то нам потребуются сетевые карты, кабель необходимой длины (достаточно обычной неэкранированной витой пары), а также могут потребоваться hab-ы, swith-и и репитеры, в зависимости от протяжности и разветвленности сети.

Теоретическая часть

Топология сетей

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

-шина (bus);

-звезда (star);

-кольцо (ring);

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента (segment)], топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца. Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

Шина

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети. 
 
 
 

Передача  сигнала

Данные  в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, ' зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов(характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети; частота, с которой компьютеры передают данные; тип работающих сетевых приложений; тип сетевого кабеля; расстояние между компьютерами в сети).

Шина  — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают»  передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети. 

Звезда

В моей сети применена топология «Звезда», т.к.  я считаю , что управление такой сетью наиболее просто и при топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому коммутатором . Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

В сетях  с топологией «звезда» подключение  кабеля и управление конфигурацией  сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому

же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий  его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Кольцо

При топологии  «кольцо» компьютеры подключаются к  кабелю, замкнутому в кольцо. Для топологии кольцо характерно отсутствие конечных точек соединения; сеть замкнута, образуя неразрывное кольцо, по которому передаются данные. Эта топология подразумевает следующий механизм передачи: данные передаются последовательно от одного компьютера к другому, пока не достигнут компьютера-получателя. ПК не передает информацию, пока не получит специальный маркер. 

Достоинства кольцевой топологии:

При подключении  большого количества ПК происходит лишь незначительное снижение производительности;

Недостатки  шинной топологии:

Нарушение соединения в одном месте приводит к неработоспособности всей локальной сети;

Безопасность  информации обеспечивается не на высоком  уровне 
 
 

Сетевые стандарты:

1) Ethernet.

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов

Стандарт  Ethernet был разработан в 70-х годах в исследовательском центре PARC корпорации XEROX.

В некоторых  работах отмечается, что "Ethernet" - марка, зарегистрированная XEROX.

Затем он был доработан совместно DEC, Intel и XEROX (отсюда идет сокращение DIX) и впервые опубликован как " Blue Book Standart" для Ethernet1 в 1980 г.. Этот стандарт получил дальнейшее развитие и в 1985 г. вышел новый - Ethernet2 (извесный также как DIX).

IEEE 802.3 был одобрен в 1985 году для  стандартизации комитетом по LAN IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers ) и вышел  под заголовком: "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications." Этот стандарт устанавливает общие правила по передаче данных в локальных сетях . Ethernet и IEEE802.3 описывают схожие технологии. Обе являются CSMA/CD локальными сетями. Обе технологии являются широковещательными технологиями. Другими словами, все станции видят все фреймы (frame), даже если они предназначены не для этой станции. Каждая станция должна проверять полученный фрейм для определения, является ли она, эта станция, пунктом назначения. Если это так, то фрейм передается протоколу более высокого уровня для соответсвующей обработки.

Различие  между Ethenet и IEEE 802.3 незначительное.

Обе и  Ethernet и IEEE 802.3 встроены в железо (hardware).

IEEE 802.3 определяет несколько различных физических уровней, в то время как Ethernet - один.  

Варианты  реализации:

100BASE-T —  любой из 100-мегабитных стандартов Fast Ethernet для витой пары.

100BASE-TX — с использованием двух пар проводников кабеля 5 категории или экранированной витой паре STP Type 1.

100BASE-T4 — по четырёхпарному кабелю Cat3 (и выше) в полудуплексном режиме; более не используется.

100BASE-T2 — по двум парам кабеля Cat3; более не используется.

Длина сегмента кабеля 100BASE-T ограничена 100 метрами (328 футов). В типичной конфигурации, 100BASE-TX использует для передачи данных по одной паре скрученных (витых) проводов в каждом направлении, обеспечивая до 100 Мбит/с пропускной способности в каждом направлении (дуплекс).

100BASE-FX — вариант Fast Ethernet с использованием  оптоволоконного кабеля. В данном  стандарте используется длинноволновая  часть спектра (1300 нм) передаваемая  по двум жилам, одна для приёма (RX) и одна для передачи (TX). Длина  сегмента сети может достигать 400 метров (1 310 футов) в полудуплексном режиме (с гарантией обнаружения коллизий) и двух километров (6 600 футов) в полнодуплексном при использовании многомодового оптоволокна. Работа на больших расстояниях возможна при использовании одномодового волокна. 100BASE-FX не совместим с 10BASE-FL, 10 Мбит/с вариантом по оптоволокну.

100BASE-SX — дешёвая альтернатива 100BASE-FX с  использованием многомодового волокна,  так как использует более дешёвую  коротковолновую оптику. 100BASE-SX может  работать на расстояниях до 300 метров (980 футов). 100BASE-SX использует ту же самую длину волны как и 10BASE-FL. В отличие от 100BASE-FX, это позволяет 100BASE-SX быть обратно-совместимым с 10BASE-FL. Благодаря использованию более коротких волн (850 нм) и небольшой дистанции, на которой он может работать, 100BASE-SX использует менее дорогие оптические компоненты (светодиоды (LED) вместо лазеров). Все это делает данный стандарт привлекательным для тех, кто модернизирует сеть 10BASE-FL и тех, кому не нужна работа на больших расстояниях.

100BASE-BX — вариант Fast Ethernet по одножильному оптоволоконному. Используется одномодовое волокно, наряду со специальным мультиплексором, который разбивает сигнал на передающие и принимающие волны.

100BASE-LX — 100 Мбит/с Ethernet с помощью оптоволоконного  кабеля. Максимальная длина сегмента 15 километров в полнодуплексном режиме по паре одномодовых оптических волокон.

100BASE-LX WDM — 100 Мбит/с Ethernet с помощью  оптоволоконного кабеля. Максимальная  длина сегмента 15 километров в  полнодуплексном режиме по одному  одномодовому оптическому волокну на длине волны 1310 нм и 1550 нм. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

Сетевые протоколы:

Существует  несколько стандартных наборов (или, как их еще называют, стеков) протоколов, получивших сейчас наиболее широкое  распространение:

-набор протоколов ISO/OSI;

-IBM System Network Architecture (SNA);

-Digital DECnet;

-Novell NetWare;

-ARP (Address Resolution Protocol, протокол определения адресов) : конвертирует 32-разрядные IP-адреса в физические адреса вычислительной сети, например, в 48-разрядные адреса Ethernet.

-FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов): позволяет передавать файлы с  одного компьютера на другой  с использованием TCP-соединений. В  родственном ему, но менее распространенном  протоколе передачи файлов - Trivial File Transfer Protocol (TFTP) - для пересылки файлов применяется UDP, а не TCP.

-ICMP (Internet Control Message Protocol, протокол управляющих  сообщений Internet): позволяет IP-маршрутизаторам  посылать сообщения об ошибках  и управляющую информацию другим IP-маршрутизаторам и главным компьютерам сети. ICMP-сообщения "путешествуют" в виде полей данных IP-дейтаграмм и обязательно должны реализовываться во всех вариантах IP.

-IGMP (Internet Group Management Protocol, протокол управления  группами Internet): позволяет IP-дейтаграммам  распространяться в циркулярном режиме (multicast) среди компьютеров, которые принадлежат к соответствующим группам.

-IP (Internet Protocol, протокол Internet): низкоуровневый  протокол, который направляет пакеты  данных по отдельным сетям,  связанным вместе с помощью маршрутизаторов для формирования Internet или интрасети. Данные "путешествуют" в форме пакетов, называемых IP-дейтаграммами.

-RARP (Reverse Address Resolution Protocol, протокол обратного  преобразования адресов): преобразует  физические сетевые адреса в IP-адреса.

-SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол обмена  электронной почтой): определяет  формат сообщений, которые SMTP-клиент, работающий на одном компьютере, может использовать для пересылки  электронной почты на SMTP-сервер, запущенный на другом компьютере.

-TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей): протокол ориентирован на работу  с подключениями и передает  данные в виде потоков байтов. Данные пересылаются пакетами - TCP-сегментами, - которые состоят из заголовков TCP и данных. TCP - "надежный" протокол, потому что в нем используются контрольные суммы для проверки целостности данных и отправка подтверждений, чтобы гарантировать, что переданные данные приняты без искажений.

-UDP (User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм): протокол, не зависящий от подключений, который передает данные пакетами, называемыми UDP-дейтаграммами. UDP - "ненадежный" протокол, поскольку отправитель не получает информацию, показывающую, была ли в действительности принята дейтаграмма.

Включение в этот список протоколов глобальной сети вполне объяснимо, ведь модель OSI используется для любой открытой системы, как на базе локальной сети, так и на основе глобальной сети или комбинации локальной и глобальной сетей.

Протоколы перечисленных наборов делятся на три основные типа:

прикладные  протоколы (выполняющие функции  прикладного, представительского и  сеансового уровней модели OSI);

транспортные  протоколы (выполняющие функции  транспортного и сеансового уровней OSI);

сетевые протоколы (выполняющие функции трех нижних уровней OSI).

Прикладные  протоколы обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между  ними. К наиболее популярным из них  относятся следующие:

FT AM (File Transfer Access and Management) — протокол OSI доступа к файлам; >

X.400 - протокол CCITT для международного обмена  электронной почтой;

Х.500 —  протокол CCITT служб файлов и каталогов  на нескольких системах;

Microsoft SMBs (Server Message Blocks, блоки сообщений сервера)  и клиентские оболочки или редиректоры Microsoft;

NCP (Novell NetWare Core Protocol) и клиентские оболочки  или редиректоры Novell.

Транспортные  протоколы поддерживают сеансы связи  между компьютерами и гарантируют  надежный обмен данными между  ними. Наиболее популярны из них  следующие:

-IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) для данных, разбитых на последовательность  фрагментов, предложенный фирмой Novell;

NWLink - реализация  протокола IPX/SPX от фирмы Microsoft;

NetBEUI - (NetBIOS Extended User Interface, расширенный интерфейс NetBIOS) - устанавливает сеансы связи между компьютерами (NetBIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (NetBEUI).

Сетевые протоколы управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и  запросами на повторную передачу. Наиболее популярны из них следующие:

Все перечисленные  протоколы могут быть поставлены в соответствие тем или иным уровням  эталонной модели OSI. При этом надо учитывать, что разработчики протоколов не слишком строго придерживаются этих уровней. Например, некоторые протоколы выполняют функции, относящиеся сразу к нескольким уровням модели OSI, а другие - только часть функций одного из уровней. Это приводит к тому, что протоколы разных фирм часто оказываются несовместимы между собой, а также к тому, что протоколы могут быть успешно использованы исключительно в составе своего набора протоколов (стека), который выполняет более или менее законченную группу функций. Как раз это и делает сетевую операционную систему «фирменной», то есть, по сути, несовместимой со стандартной моделью открытой системы OSI. 
 
 

Диапазон  IP адресов

В локальных  сетях основанных на протоколе IP могут  использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

10.0.0.0—10.255.255.255;

172.16.0.0—172.31.255.255;

192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют локальными или серыми, эти адреса не маршрутизируются в  Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что когда разрабатывался протокол IP не предусматривалось столь широкого его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Как вариант был придуман протокол IPv6. Однако, он пока не стал популярным и стали использовать локальные адреса. В различных непересекающихся LAN адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или proxy дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов). 
 

1)Кабели:

На  основе витой  пары

1.Неокранированная:

-UTP категория 1 (передача данных до 20 кбит/с);

- UTP категория 2 (с частотой до 1 МГц);

- UTP категория 3 (до 10 Мбит/с);

- UTP категория 4 (до 16 Мбит/с);

- UTP категория 5 (100-1000 Мбит/с);

2.Экранированная:

-STP-с экранированием каждой пары и общим экраном;

-FTP-с одним общим экраном;

Оптоволоконный  кабель

1.Одномодовое  волокно;

2.Многомодовое  волокно со ступенчатым изменением  показания преломления;

3.Многомодовое  волокно с плавным изменением  показания преломления;

Коаксиальный  кабель

1.RG-8,RG-11-толстый коаксиал;

2.RG-58-тонкий коаксиал;

3.RG-59-телевизионный кабель;

4.RG-62-для сетей Arcnet; 
 

2)Разъёмы  для подключения кабеля.

3)Согласующие  терминаторы – согласование применяется  для того чтобы информация  не отражалась от концов кабеля  и не искажалась.

4)Сетевые  адаптеры – используются для сопряжения компьютеров с сетью.

5)Трансиверы  служат для передачи информации  между адаптером и кабелем  или между  двумя сегментами.

6)Репитеры(повторители)  – восстанавливают ослабленные  сигналы приводя их в изначальную  форму.

7)Концентраторы  – применяются для объединения сегментов сети.

8)Мосты,  маршрутизаторы, шлюзы – служат  для объединения в единую сеть  нескольких разнородных сетей  с разными протоколами обмена, с разными форматами пакетов,  разными методами кодирования  и разными скоростями.

      Мосты – это устройства служащие для объединения сетей с разными стандартами обмена.

      Маршрутизаторы  – используются для выбора оптимального маршрута для каждого пакета.