Проектирование компьютерной сети. 2

Введение

Вхождение России в  мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование  новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности  пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и  при решении собственных организационно-экономических  задач.

Сегодня существует множество компьютерных баз и  банков данных по самым разным аспектам человеческой деятельности. Для доступа  к хранимой в них информации нужна  компьютерная сеть. Сети врываются  в жизнь людей, как в профессиональную деятельность, так и в быт –  самым неожиданным и массовым образом знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей. Компьютерные сети породили новые технологии обработки  информации – сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы – накопители большой  емкости, печатающие устройства, доступ в Интернет, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией – разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д.

Для организации  локальной вычислительной сети  используется технология Ethernet, которая появилась ещё в 70-х годах прошлого века. В технологии Ethernet различают несколько типов построения распределённой вычислительной системы, исходя из её топологической структуры. Топология локальной сети это конфигурация кабельных соединений между компьютерами, выполненных по единому принципу. Конкретная топология выбирается исходя из используемого оборудования, а также на основе имеющихся требований к мобильности, масштабируемости и вычислительной мощности всей системы в целом.

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование ЛВС в офисе компании «МТС», выбор топологии и определяется необходимое аппаратное и программное обеспечение. Кроме того, рассматривается выбор технологии и оператора связи для организации единой сети, т.е. связь офисов между собой. 
 
 
 
 
 
 

1. Краткая характеристика  компании

Фирма «МТС» – субъект малого бизнеса. Основным направлением деятельности компании является продажа сим-карт и сотовых телефонов. Фирма предлагает высокотехнологичную продукцию.

Численность персонала фирмы составляет 8 человек. В организационную структуру входит один отдел:

Главный офис – отдел  продаж, который занимается сбытом, закупкой продукции, поиском и работой  с клиентами, рекламой и маркетингом, также здесь ведётся учет и  анализ финансово-хозяйственной деятельности, планирование, транспортировкой, сборкой, упаковкой товара и имеет складское помещение.

Первый этаж там  находятся два тогровых зала, второй этаж офис. В первом зале три ноут бука, во втором один ноутбук. На каждом ноутбуке имеется Wi-Fi адаптер, операционная система Windows 7 Корпоративная, которая была специально разработана для бизнеса. В торговом зале работают: один продавец-консультант и четыре менеджера по работе с клиентами. Так же в офисе “МТС” будет работать бухгалтер на ноутбуке, который использует программу 1С: Бухгалтерия. Также в этом офисе установлен сервер, где будут сохраняться общие документы фирмы, работает директор фирмы и секретарь. Каждому сотруднику потребуется сканер, принтер, факс.

2. Выбор топологии

Целью данного раздела  является полное обоснование выбора конкретной топологии ЛВС для каждого из офисов компании.

Вообще, термин «топология», или «топология сети», характеризует  физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов  сети. Топология сети обуславливает  ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

-  на состав необходимого сетевого оборудования;

-  на характеристики сетевого оборудования;

-  на возможности  расширения сети;

-  на способ  управления сетью.

Каждая топология  сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров  в сети. Различным видам топологий  соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий: шина, звезда, кольцо. Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля (сегмента) 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».

Технология Wi-Fi позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания, что для малого бизнеса немаловажно. Технология Wi-Fi очень удобна, так как вы не привязаны к проводной компьютерной сети. Вы можете работать за своим столом или переходить в другие кабинеты, оставаясь в зоне действия сети. Все принтеры, сканеры, факсы будут подключены к ноутбукам.

Характеристики ноутбуков:

Все ноутбуки будут  подключены к одному центральному устройству – маршрутизатору (роутеру). Маршрутизатор – это сетевое устройство, принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня между различными сегментами сети. Маршрутизатор будет подключен к структурированной кабельной системе здания бизнес центра.

В этой топологии  нет таких серьезных проблем  при разрыве кабеля или выхода из строя рабочей станции. 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. В противном же случае, при отключении или разрыве кабеля, все сотрудники фирмы не смогли бы обмениваться документами некоторое  время, что привело бы к потере прибыли.

Так же в офисе  находиться сервер. Сервер позволяет управлять всеми компьютерами в данном офисе, следить за их работоспособностью, обеспечивать безопасность и доступ в Интернет. Он получает сетевые настройки от провайдера, далее производит раздачу параметров в определённом алгоритме другим компьютерам. Компьютеры в сети должны иметь стандартную сетевую карту с разъёмом RJ45 и сетевую операционную систему.

3. Организация локальной  вычислительной сети  в офисе.

Сетевые технологии и, в частности, беспроводные сети, с  каждым днем все глубже и прочнее  входят в нашу повседневную жизнь. В  наше время уже просто невозможно представить современный офис без  компьютеров, Интернета, локальной  сети и надежной защиты. Сетевые  технологии, основанные на беспроводном (Wi-Fi) подключении, позволят вам быть подключенными к сети без необходимости постоянного подключения провода к вашему компьютеру – вы можете обмениваться данными, общаться, оставаясь свободными в пространстве.

Все более развивающиеся  технологии, расширяющийся спектр совместимого оборудования, постоянно совершенствующиеся стандарты и более надежная защита – все это делает Wi-Fi заманчивым предложением для использования в крупных и небольших корпоративных сетях. Последние разработки и новейшее оборудование удовлетворят самые современные требования к скорости, надежности и безопасности соединения. Так как в главном офисе работники будут использовать ноутбуки со встроенными Wi-Fi адаптерами, то им лучше использовать беспроводную сеть.

В нашем случае маршрутизатор будет подключён к подсистеме СКС здания,  где присутствует выход в Интернет.

Основное оборудование для Wi-Fi сети заключатся в точке доступа, маршрутизаторе и Wi-Fi адаптере.

Точка доступа – это устройство в беспроводной сети выполняет функции, аналогичные свитчу (или хабу) в обычных проводных структурах.

Точка доступа объединяет несколько Wi-Fi устройств в одну сеть и для выхода в Интернет должна быть подключена к маршрутизатору или серверу. Помимо этого, точка доступа может обеспечивать подключение к принт-серверу и объединять проводную и беспроводную сети.

Маршрутизатор – это по сути та же точка доступа, но с дополнительными функциями. При помощи роутера можно настроиться к Интернету напрямую, используя кабель Ethernet-сети или телефонный шнур при подключенном ADSL – соединении. В нашем случае к нему будет подключен кабель Ethernet-сети СКС здания, где имеется выход в Интернет. Помимо этого, в маршрутизатор встроено программное обеспечение, позволяющее настроить политики безопасности и фильтрацию доступа.

Адаптер – это  устройство, которое устанавливается  непосредственно в компьютер, для  того, чтобы он "увидел" беспроводную сеть. Адаптеры бывают нескольких разновидностей – PCI, USB, PCMCIA или встроенный. Наши работники, будут использовать встроенные адаптеры.

При выборе стандарта  для сетевого оборудования необходимо учитывать степень безопасности, скорость передачи данных и цену для  этого устройства. Компоненты и характеристики беспроводных сетей определяются семейством стандартов IEEE 802.11. Этот стандарт входит в серию IEEE 802.x, куда также входят стандарты 802.3 Ethernet, 802.5 Token Ring и др. На сегодняшний день существует несколько различных стандартов беспроводных соединений. Основные из них это 802.11a, 802.11b, 802.11g и 802.11i. Отличаются эти стандарты как максимально возможной скоростью передачи данных, так и радиусом действия. В соответствии с этими стандартами выбирается и тип оборудования. В России на данный момент в подавляющем большинстве используются только два из них – это 802.11b и 802.11g. Помимо этого разрабатывается новый стандарт 802.11n, который, возможно, в скором времени станет основным.

Cтандарт IEEE 802.11g является самым доступным и популярным стандартом, какие используют сетевые роутеры. Стандарт IEEE 802.11g – работает на частоте 2,4 ГГц, поддерживает скорость соединения до 54 Мбит/с. Он наиболее продвинутый из распространенных форматов. Он пришел на смену 802.11b и поддерживает в пять раз более высокую скорость передачи данных и гораздо более развитую систему защиты. Устройства этого стандарта обратно совместимы с устройствами стандарта 802.11b. Это означает, что могут работать смешанные сети, состоящие из устройств стандартов 802.11b и 802.11g. Сейчас стоимость устройств 802.11g практически сравнялась со стоимостью аналогичных по функциональности устройств 802.11b, при этом обеспечивается пятикратное увеличение скорости. Поэтому вряд ли имеет смысл строить новые сети на оборудовании 802.11b. Так же значительно возрос уровень безопасности беспроводных сетей на этом стандарте. При грамотной настройке, его можно оценить как высокий. Данный стандарт поддерживает использование протоколов шифрования WPA и WPA2, которые предоставляют гораздо более высокий уровень защиты, нежели протокол WEP, использующийся в стандарте 802.11b. Радиус действия сети 50 м.

Несмотря на самые  современные технологии, всегда следует  помнить о том, что качественная передача данных и надежный уровень  безопасности обеспечиваются только правильной настройкой оборудования и программного обеспечения.

3.1 Основные понятия об Ethernet

Ethernet – пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей. Технология Ethernet – это самая распространенная технология локальных сетей. Технология Ethernet – это самая распространенная технология локальных сетей.

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. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.

Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) –  множественный доступ с контролем  несущей и обнаружением коллизий, скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может  одновременно передавать и принимать  информацию. Количество узлов в одном  разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих  станции. Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного  режима работы.

В технологии Ethernet уровень звена передачи данных (канальный уровень) имеет два подуровня: подуровень управления логическим каналом связи и подуровень управления доступом. LLC-уровень ответственен за поток и контроль ошибок в уровне звена передачи данных.

Fast Ethernet выбрала другой путь: домен коллизии был уменьшен с коэффициентом 10 (от 2500 метров до 250 метров). Эта звездная топология 250 метров приемлема во многих случаях. На физическом уровне Fast Ethernet использует различные методы передачи сигналов и различные среды для того, чтобы достигнуть скорости передачи данных 100Мбит/с.

В нашем проекте  лучше использовать технологию Fast Ethernet, так как скорость в 100Мбит/с нас вполне устраивает, и все современные концентраторы поддерживают эту технологию.

Сравнив все категории кабеля, лучше использовать витую пару в качестве физической среды передачи данных. Она удовлетворяет нашему условию в скорости передачи данных и является самым распространенным видом кабеля и имеет низкую цену. Также витая пара работает в дуплексном режиме, имеет более высокую надёжность сетей при неисправности в кабеле и большую помехозащищенность при использовании дифференциального сигнала.

3.2 Устройства подключения

Сегодня обычная  сеть состоит из многих локальных  сетей и одной или нескольких базовых. Поэтому в технологиях  должны быть предусмотрены способы  объединить эти сети. Инструментальные средства, предназначенные для этих целей, называются устройствами подключения.

Наша сеть состоит  из небольшого количества машин, будет  использоваться только один концентратор, к которому будет подключен сервер и кабель глобальной сети Интернет, чтобы через технологию VPN связываться  с главным офисом. Сервер будет  динамически присваивать IP адреса компьютерам  в сети через службу DHCP. В качестве серверной операционной системы  будет использована Windows Server 2003.

Для увеличения длины  общей сети, состоящей из различных  сегментов кабеля, используются ретрансляторы. Ретранслятор является устройством 1-го уровня и работает только на физическом уровне. Сигналы, которые переносят информацию в пределах сети, могут пройти фиксированное расстояние до того момента, когда затухание создаст угрозу целостности данных. Ретранслятор получает сигнал, и прежде чем он становится слишком слабым или искаженным, восстанавливает первоначальный образец бита. Затем он передает регенерированный сигнал.

Он принимает сигналы  из одного сегмента кабеля и побитно  синхронно повторяет их на другом сегменте кабеля, увеличивая мощность и улучшая форму импульсов. Применение ретранслятора вносит дополнительную задержку и ухудшает распознавание  коллизии, поэтому их количество в  сети Ethernet не должно превышать 4, при этом максимальная длина одного сегмента должна быть не более 500 метров, а диаметр всей сети – не более 2500 метров.

Заметим, что сеть, образованную с помощью ретрансляторов, все еще считают одной локальной  сетью, но часть сети, разделенную  ретрансляторами, называют сегментом. Ретранслятор действует как узел с двумя интерфейсами, но работает только на физическом уровне. Когда  он получает пакет от любого из интерфейсов, он восстанавливает и передает его  вперед к другому интерфейсу. Ретранслятор передает вперед каждый пакет, но не имеет  никаких возможностей для выделения  и перенаправления информации.

Соединение узлов  между собой осуществляется через  центральное устройство – концентратор. Хотя в общем смысле термин "концентратор" может применить к любому устройству подключения, в данном случае он имеет  специальное значение.

Концентратор –  фактически многовходовый ретранслятор. Он обычно используется, чтобы создать  соединение между станциями в  физической звездной топологии. Концентратор (Hub) является устройством 1-го уровня и осуществляет функции повторителя на всех отрезках витых пар между концентратором и узлом, за исключением того порта, с которого поступает сигнал. Каждый порт имеет приемник и передатчик. Типовая емкость концентратора – от 8 до 72 портов.

Концентраторы можно  соединять друг с другом с помощью  тех же портов, которые используются для подключения узлов. Стандарт разрешает соединять концентраторы  только в древовидные структуры, любые петли между портами  концентратора запрещены. Для надежного  распознавания коллизии между двумя  любыми узлами должно быть не больше 4 концентраторов, при этом максимальная длина между концентраторами  должна быть не более 100 метров, а диаметр  всей сети – не более 500 метров.