Проэктироваие ЛВС

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Финансово-технологическая академия»

Информационно-технологический  факультет

Кафедра информационных технологий и управляющих систем

Курсовая  работа

по дисциплине «_________ВССиТК__________________»

Вариант №  10

Группа ИО-02

Студент: Храпов. С. Д

Оценка работы____________

Преподаватель: Стреналюк Ю.В.                                                _________________________

(подпись,  дата)

Королев, 2013

Введение

Локальная вычислительная сеть (ЛВС; 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.

Существует множество  способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято  считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как  организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом  сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности  строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

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.

Чаще всего локальные  сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Существует два основных типа сетей: одноранговые и иерархические – сети (с разделением функций подключенных компьютеров). В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (англ. dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети бесперспективны, но все еще широко применяются для решения простых задач. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой компьютер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции и только предоставляя ресурсы прочим участникам сети). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Иерархические сети стали промышленным стандартом, и именно они будут рассмотрены в этой работе. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении  персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

1) Разделение ресурсов: ресурсов  позволяет экономно использовать  ресурсы, например, управлять периферийными  устройствами, такими как печатающие  устройства, внешние устройства  хранения информации, модемы и  т.д. со всех подключенных рабочих  станций;

2) Разделение данных: предоставляет  возможность доступа и управления  базами данных с периферийных  рабочих мест, нуждающихся в информации;

3) Разделение программных  средств: предоставляет возможность  одновременного использования централизованных, ранее установленных программных  средств.

4) Разделение ресурсов  процессора: делает возможным использование  вычислительных мощностей для  обработки данных другими системами,  входящими в сеть. Предоставляемая  возможность заключается в том,  что на имеющиеся ресурсы не  «набрасываются» моментально, а  только лишь через специальный  процессор, доступный каждой рабочей  станции.

5) Многопользовательский  режим: содействует одновременному  использованию централизованных  прикладных программных средств,  обычно, заранее установленных на  сервере приложения (англ. Application Server).

Таким образом, сеть дает возможность  отдельным сотрудникам организации  взаимодействовать между собой  и обращаться к совместно используемым ресурсам; позволяет им получать доступ к данным, хранящимся на персональных компьютерах, как в удаленных  офисах, так и соседних ПК. Кроме  того, правильная организация ЛВС  обеспечивает информационную безопасность (исключает несанкционированный  доступ к информационным блокам).

С помощью современного оборудования можно передавать большие информационные потоки данных не только по проводным  линиям, но и по радиоканалу, что  увеличивает эффективность и  гибкость создаваемых локальных  и корпоративных сетей связи.

Вложенные на этапе организации  финансовые средства обеспечивают системе  долговечность и эффективность, в дальнейшем сеть быстро окупается  и требует минимальных затрат на эксплуатацию.

Основные принципы построения ЛВС:

1) Открытость - возможность  подключения дополнительных компьютеров  и других устройств, а также  линий (каналов) связи без изменения  технических и программных средств  существующих компонентов сети;

2) Гибкость - сохранение работоспособности  при изменении структуры в  результате выхода из строя  любого компьютера или линии  связи;

3) Эффективность - обеспечение  требуемого качества обслуживания  пользователей при минимальных  затратах.

В настоящее время локальные  вычислительные сети также довольно широко используются в учебных заведениях различного плана. Благодаря технологиям  локальных сетей становится возможным  организация компьютерных классов  в школах или вычислительных центров  в институтах.

Использование ЛВС внутри учебного заведения, также как и  любого другого предприятия, позволяет  выполнять следующие функции:

1) Создание единого информационного  пространства, способного охватить  всех пользователей и предоставить  им информацию, созданную в разное  время и в разном программном  обеспечении для ее обработки,  а также осуществлять распараллеливание  и жесткий контроль данного  процесса.

2) Повышение достоверности  информации и надежности ее  хранения путем создания устойчивой  к сбоям и потери информации  вычислительной системы, а так  же создание архивов данных  которые можно использовать в  дальнейшем, но на текущий момент  необходимости в них нет.

3) Обеспечения эффективной  системы накопления, хранения и  поиска технологической, технико–экономической и финансово–экономической информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (архивная информация) с помощью создания глобальной базы данных.

4) Обработка документов  и построения на базе этого  действующей системы анализа,  прогнозирования и оценки обстановки  с целью принятия оптимального  решения и выработки глобальных  отчетов.

5) Обеспечивать прозрачный  доступ к информации авторизованному  пользователю в соответствии  с его правами и привилегиями.

Таким образом, в настоящее  время без локальной вычислительной сети невозможно представить себе эффективную  работу даже самой скромной по размерам организации, а тем более учебного заведения, что приводит к необходимости  выполнения работ по проектированию компьютерной сети, ее монтажу и  тестированию, а также выделения  денежных средств на реализацию проекта.

Постановка задач

Данная курсовая работа посвящена  проектированию локально вычислительной сети высшего учебного заведения.

Исходные данные:

Количество аудиторий 2

Первая аудитория 15 компьютеров

Вторая аудитория 15 компьютеров

Расстояние между аудиториями  более 200 метров

Помимо предоставления возможности  централизованной обработки данных проектируемая локальная сеть должна обеспечивать доступ в Интернет, а  также обеспечивать беспроводную передачу данных в пределах учебных аудиторий.

Разрабатывать схему разводку сети и подбирать необходимое  оборудование необходимо с учетом всех вышеупомянутых особенностей использования  сети, чтобы обеспечить возможность  удовлетворения всех потребностей.

Также желательно по возможности  минимизировать затраты на реализацию данного проекта, но в то же время  стараться не пренебрегать качеством  используемых материалов и оборудования.

Выбор стандарта передачи данных внутри сети

Наиболее известными технологиями передачи данных в локальной вычислительной сети на сегодняшний день являются FDDI, Token Ring и Ethernet. Необходимо сравнить их между собой для того, чтобы выбрать наиболее подходящий вариант для нашего проекта.

Token ring – это технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркерным доступом» — протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он использует специальный трехбайтовый фрейм, названный маркером, который перемещается вокруг кольца. Владение маркером предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе.

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возникает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одновременной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в пределах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных. Использование технологии Token Ring позволяет обеспечивать передачу данных на скорости до 16 Мбит/с и подключать до 260 станций в одном сегменте. В качестве среды передачи данных технология использует витую пару.

Технология FDDI – это первая технология локальных сетей, в которой  средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Сеть FDDI строится на основе двух волоконно-оптических колец, которые  образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети. Как и в Token Ring, в FDDI используется маркерный метод доступа . отличие лишь в том, что здесь имеется режим раннего освобождения маркера, который передаётся после передачи пакета. В этой сети не используются приоритеты, но определены два вида станций для подключения:

- станции двойного подключения  (DAS) имеют скорость передачи данных 200 Мбит/с;

- станции одиночного подключения  (SAS) – скорость передачи 100 Мбит/с.

Максимальное количество станций двойного подключения в  кольце 500, максимальный диаметр двойного кольца 100 км, а между соседними узлами для оптоволокна равно 2 км, для UTP категории 5 – 100 м.

Достоинства: - хорошая производительность;

- большое расстояние:

- высокая отказоустойчивость;

- обеспечивает восстановление  логической структуры;

Недостаток: дорогая технология.

Fast Ethernet - эта технология почти полностью повторяет технологию Ethernet. Метод доступа остался тот же самый, а скорость передачи данных увеличилась до 100 Мбит/с. Расстояние между станциями ограничено и не должно превышать 100 м. В качестве среды передачи данных используется витая пара или оптоволоконный кабель. В качестве физической топологии сети Fast Ethernet используется «звезда».

Достоинства:

- дешевизна технологии;

- скорость передачи 100 Мбит/с;

- простота;

- распространенность.

Недостатки: малое расстояние.

Таким образом, проанализировав все  варианты технологий организации передачи данных в сети, и, учитывая, что для  данного объекта необходимо, надежную, хорошо масштабируемую и недорогую  сеть, я решил остановить свой выбор  на технологии Fast Ethernet, так как она  наиболее полно отвечает всем предъявляемым  требованиям. Использование этой технологии позволяет обеспечить качественную и производительную работу сети без  сбоев, что обеспечивает высокую  степень доступности информации и минимизирует риски ее утраты или  искажения при передаче и хранении

Выбор оборудования и программного обеспечения

В качестве коммуникаторов будут использоваться гигабитные и 100 мегабитные свитчи фирмы D-Link. Выбор фирмы-производителя обусловлен оптимальным соотношением цена/качество. Основой кабельной системы будет являться неэкранированный (UTP) кабель типа "витая пара" категории 5.

Для обеспечения доступа в Internet, будет использоваться технология ADSL, которая позволит получить скорость потока данных в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с. Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером. Кроме того, ADSL эффективна с экономической точки зрения, так как не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Технология ADSL позволяет провайдерам предоставлять своим пользователям услуги, скорость передачи данных которых более чем в 100 раз превышает скорость самого быстрого на данный момент аналогового модема (56 Кбит/с) и более чем в 70 раз превышает скорость передачи данных в ISDN (128 Кбит/с). Решено использовать ADSL-модем производства фирмы Planet, а именно модель PLANET ADE - 4400A. Он отвечает всем современным требованиям к сетевому оборудованию и наиболее оптимален по соотношению цена/качество.

В качестве операционной системы сервера  выберем Windows Server 2008, а в качестве операционной системы рабочих станций – Microsoft Windows 7 SP1.

Плата D-link DGE-528T (10/100/1000)

D-link DGE-528T С это современный адаптер Fast Ethernet  который использует современные микроэлектронные технологии, обеспечивающую легкую установку.

Коннектор RJ-45 5E cat:

Для подключения кабеля сети на основе витой пары. 

Витая пара:

Тип кабеля и количество пар: кабель UTP (unshielded twisted pair - неэкранированная витая пара) для внутренней прокладки, 4 пары (solid), категория 5.

Кабель соответствует стандарту  пожарной безопасности UL 444 UL 1581Кабель подходит для горизонтальной прокладки  в локальных сетях.

Устройство обжимное для RJ45 и RJ-12 T-568:

Модульные опрессовочные клещи 7.3". Для обрезки-зачистки-обжима двух типов клемм 6P&8P в одном инструменте. Для обжима клемм 8P8C/RJ-45, 6P6C/RJ-12, 6P4C/RJ-11 и 6P2C.

D-Link D-link DES-1026G - неуправляемый коммутатор 10/100 Мбит/с, разработанный для повышения производительности рабочей группы, обеспечивает высокий уровень гибкости сети. Наличие 24-х портов 10/100 Мбит/с для подключения рабочих станций и двух медных гигабитных портов для подключения серверов позволяют удовлетворить потребности в большой пропускной способности сети и снизить время отклика. Все порты поддерживают автоопределение скорости 10/100/1000Mбит/с и автосогласование полу- и полнодуплексного режима работы. Все порты поддерживают управление потоком методом "обратного давления" и IEEE 802.3x. Эти функции позволяют избежать потери пакетов при переполнении буфера порта принимающего устройства.

Маршрутизатор Planet ADE-4400 - поддерживает стандарты ADSL 2/2+ и способен обеспечить скорость входящего информационного потока до 24 Мбит/с, а исходящего до 3.5 Мбит/с. Он предназначен для применения в следующих сегментах рынка: небольшой офис (SOHO), домашний офис, индивидуальное использование. Благодаря поддержке последних стандартов и технологий они способны обеспечить более высокоскоростное подключение к Интернет. Пользователь сможет, используя подключение ADSL, комфортно пользоваться широкополосными приложениями мультимедиа (например интерактивные игры), передачи видео через Интернет, аудио в реальном масштабе времени со значительно большей скоростью, чем на старом оборудовании, не поддерживающем технологию ADSL 2/2+.

Маршрутизатор имеет дружественный WEB интерфейс управления, что позволяет  настраивать и администрировать их используя стандартный браузер. Он обеспечивают поддержку большого количества функций и сервисов: NAT, межсетевой экран, динамический DNS, установку временных зон и автоматическую коррекцию времени, удаленное управление, UPnP, статические маршруты и т.п.

Краткое описание программного обеспечения, используемого для  функционирования сети

В качестве серверной ОС для обеспечения  надежного функционирования сети будем  использовать Microsoft Windows Server 2008. Рассмотрим основные возможности и функционал данной операционной системы.

Microsoft Windows Server 2008 — это операционная система Windows Server нового поколения, которая помогает ИТ-специалистам полностью контролировать инфраструктуру, обеспечивая беспрецедентную доступность и управляемость, что позволяет достичь более высокого, чем когда-либо, уровня безопасности, надежности и устойчивости серверной среды. Купив Microsoft Windows Server 2008, вы откроете новые возможности, предоставляя всем пользователям, независимо от их местонахождения, доступ к полному набору сетевых услуг. Кроме того, в Microsoft Windows Server2008 имеются средства для анализа состояния и диагностики операционной системы, помогающие администраторам уделять больше времени развитию бизнеса.

В Microsoft Windows Server 2008 не только добавлены новые функции, но и значительно усовершенствованы многие возможности базовой ОС Microsoft Windows Server 2003. Среди них следует отметить работу с сетью, расширенные функции безопасности, удаленный доступ к приложениям, централизованное управление ролями сервера, средства мониторинга производительности и надежности, отказоустойчивость кластеров, развертывание и файловую систему.

Windows Server 2008 является многозадачной операционной системой, способной централизовано или распределено управлять различными наборами ролей, в зависимости от потребностей пользователей. Некоторые из ролей сервера:

- файловый сервер и сервер  печати;

- веб-сервер и веб-сервер приложений;

- почтовый сервер;

- сервер терминалов;

- сервер удаленного доступа/сервер  виртуальной частной сети (VPN);

- служба каталогов, система доменных  имен (DNS), сервер протокола динамической  настройки узлов (DHCP) и служба  Windows Internet Naming Service (WINS);

- сервер потокового мультимедиа-вещания.

В качестве основной операционной системы, которая будет использоваться на рабочих станциях сети, выберем Microsoft Windows 7 SP1, так она является наиболее совместимой со всеми типами современного оборудования, также обеспечивает доступ к новейшим технологиям хранения, передачи и обработки данных.

Для сокращения финансовых затрат на приобретение вышеописанных программных  продуктов я предлагаю воспользоваться  программой лицензирования от Microsoft, которая носит название «Academic Open License»

Microsoft Academic Open License - гибкая и эффективная программа, предоставляющая возможность приобрести постоянные лицензии на ПО Microsoft по значительно более низким ценам, чем цены на коммерческое ПО или на академические версии коробочных продуктов.

Эта программа предназначена для  широкого круга льготных категорий  участников, приобретающих лицензии для использования на 5 и более  ПК. В группу участников входят государственные  и частные высшие учебные заведения, учебные заведения среднего и  среднего специального образования, студенты и преподаватели высших учебных  заведений и др. Так как инженерно-технический институт попадает в число потенциальных участников данной программы, то подобное лицензирование является наиболее выгодным решением, обеспечивающим рациональное расходование денежных средств бюджета.

Приобрести академические лицензии на программные продукты Microsoft можно у любой компании-реселлера. В качестве таковой мною была выбрана российская компания «Интерфейс», которая занимается поставками лицензионного программного обеспечения.

Проектирование кабельной  системы

Основой абсолютно  любой сети является кабельная система. Структурированная кабельная система  представляет собой набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а  также методика их совместного использования, которая позволяет создавать  регулярные, легко расширяемые структуры  связей в вычислительных сетях.

Технология  передачи данных Fast Ethernet, выбранная  мною в качестве использования для  организации локальной сети института, предусматривает использование  в качестве среды передачи витую  пару. Витая пара (UTP, STP) на сегодняшний  день наиболее часто используемой средой передачи сигналов в локальных вычислительных сетях. Кабели могут отличаться по категориям, наличию экранирования, а также  типу проводников. Наиболее распространенным типом кабеля в современных локальных  сетях является кабель UTP5, который  состоит из восьми проводников, обеспечивающих скорость передачи данных до 1 Гбит/с в полнодуплексном режиме работы. Для соединения кабелей с сетевым оборудованием используются коннекторы и розетки типа RG-45.

Структурированная кабельная система строится иерархически, с главной магистралью и многочисленными  ответвлениями от нее.

Типичная иерархическая  структура структурированной кабельной  системы включает:

- горизонтальные  подсистемы (в пределах этажа);

- вертикальные  подсистемы (внутри здания);

- подсистему  кампуса (в пределах одной территории  с несколькими зданиями).

Использование структурированной  кабельной системы вместо хаотически проложенных кабелей дает множество  преимуществ:

- универсальность;

- увеличение  срока службы;

- уменьшение  стоимости добавления новых пользователей  и изменения их мест размещения;

- возможность  легкого расширения сети;

- обеспечение  более эффективного обслуживания;

- надежность.

Структурированная кабельная система включает в  себя: горизонтальную подсистему (в  пределах этажа), абонентскую часть,стационарную часть, коммутационную часть, вертикальную подсистему (между этажами), подсистему кампуса (в пределах одной территории с несколькими зданиями).

Горизонтальная  подсистема характеризуется большим  количеством ответвлений кабеля, так как его нужно провести к каждой пользовательской розетке. Поэтому к кабелю, используемому  в горизонтальной проводке, предъявляются  повышенные требования к удобству выполнения ответвлений, а так же удобству его  прокладки в помещениях. При выборе кабеля принимаются во внимание следующие  характеристики: полоса пропускания, расстояние, физическая защищенность, электромагнитная помехозащищенность, стоимость.

Горизонтальную  подсистему, то есть этажную, можно  разделить на три части:

1) Абонентская  часть - состоит из розеток  RJ-45, соединенных патч-кордом;

2) Стационарная  часть - представляет собой патч-корд, который соединяет розетки со шкафчиком с сетевым оборудованием;

3) Коммутационная  часть - это патч-корд между коммутатором и розетками на патч-панели.

Кабель вертикальной подсистемы, который соединяет этажи  здания, должен передавать данные на большие  расстояния и с большей скоростью  по сравнению с кабелем горизонтальной подсистемы. Она состоит из более  протяженных отрезков кабеля, количество ответвлений намного меньше, чем  в горизонтальной подсистеме. Для  простоты монтажа здесь будет  использоваться витая пара категории 5. Все кабели будут укладываться в пластиковый кабель-канал с  целью ограничения доступа к  ним, что позволит снизить вероятность  обрыва кабеля, а следовательно, обеспечит необходимую доступность информации в пределах локальной сети.

Установка кабельной систему

Весь кабель в  здании проложен между кабинетов по фальш-потолкам в стальных гофрированных желобах в избежании повреждений и пролежней. В комнатах кабель идет по «коробам»: точка ввода 300 мм, высота от пола – 80 мм. Установка розеток обеспечивает произвольное расположение компьютеров. Коммутаторы будут размещены в специальных шкафах, для того чтобы не было возможности доступа к ним посторонних лиц. Шкаф монтируется на пол на расстоянии 40 мм от стены, для удобства подвода кабеля. Комната запирается и всегда находится под присмотром. Температурный режим поддерживается автоматически с помощью блока вентиляторов. Шкаф запирается и доступ к нему ограничен со всех сторон. Контроль (визуальный) осуществляется через прозрачную акриловую дверь, ключ от которой находиться у системного администратора. Все оборудование, вставляемое в шкаф имеет специальное крепление для установки в него и крепится неподвижно. Для удобства подсоединения кабелей к оборудованию будем использовать патч-панель, имеющую 24 розетки (соответственно числу портов коммутатора). Прокладку горизонтальной кабельной системы начнем с установки желобов на фальш-потолке. Желоб имеет модульную конструкцию и его сборка довольно проста. Он жестко крепиться с помощью уголков. Рукава отводятся вертикально и подходят вплотную к отверстиям в стене. Далее идет разводка по всей комнате не пересекая дверь и если необходимо, под окнами. Розетки накладные и монтируются поверх коробов. От розетки до рабочего места идет патч-кабель (1500 мм). Второе окончание у центра коммутации подводится к задней стенке коммутационного шкафа и заводится на соответствующую патч-панель. С патч-панели патч-кабель подключается к оборудованию. Максимальная длина кабеля между розетками или между розеткой и patch панелью - 90 метров. Это правило разработано исходя из ограничения максимального расстояния в 100 метров между DTE (компьютер) и хабом (или коммутатором). Причем оставшиеся 10 метров отводятся на провод (patch cord) между розеткой и компьютером, а также розеткой (patch панелью) и хабом (или коммутатором). Для сетей категории 5 может быть не более 3-х отрезков кабеля между двумя устройствами.