Проектирование компьютерной сети предприятия

ВВЕДЕНИЕ

1. Эволюция вычислительных сетей

Концепцией ВС является логический результат эволюции компьютерных технологий. Первые ЭВМ 50-х годов  большие и громоздкие, предназначались  для очень небольшого числа избранных  пользователей. Это были так называемые системы пакетной обработки данных, которые строились на базе main-Фрейма, т.е. мощной и надежной ЭВМ универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты и передавали их в вычислительные центры. Операторы вводили эти перфокарты в ЭВМ и выдавали результат на следующий день.

На втором этапе в  начале 60-х годов начали развиваться  интерактивные многотерминальные  системы разделения времени. Каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал, с помощью которого мог  вести диалог с ЭВМ. Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточиваются по предприятиям. Выч. мощность оставалась централизованной, но такие функции как ввод и вывод данных стали распределенными. Фактически это был первый прообраз локальных вычислительных сетей.

На  третьем этапе  назрела необходимость в соединении компьютеров, которые находились на большом расстоянии друг от друга. В  начале была решена простая задача-доступ к компьютеру с терминалом, удаленному от него на большое расстояние. Соединение выполнено телефонной линией с помощью модемов. Затем была решена проблема с соединением компьютер-компьютер. Т.о. хронологически первыми появились глобальные компьютерные сети.

В начале 70-х годов  произошел технологический прорыв появления БИС, которые явились основой создания МП и первых ПК на их основе. Теперь даже небольшие подразделения предприятий получили возможность покупать себе миникомпьютеры. Появилась необходимость в соединении этих компьютеров друг с другом. И многие организации стали разрабатывать устройства сопряжения и программного обеспечения.

2. Создание стандартных технологий

локальных вычислительных сетей.

Начало 80-х годов, это  период массового распространения  ПК. Были созданы стандартные технологии объединения и взаимодействия компьютеров, такие как: Ethernet, Are Net, Toke Ring. Также в этот период развиваются сетевые ОС, такие как Novell Net Ware.

3.Современные тенденции

Вычислительные сети развиваются очень стремительно, как с точки аппаратного ПО, так и программного обеспечения. Осуществляется переход на беспроводные технологии.

Сокращается разрыв между  глобальными и локальными сетями из-за появления  высокоскоростных территориальных каналов связи. Благодаря развитому телекоммуникационному оборудованию появилась возможность создания сложных корпоративных сетей, возродился интерес к Mine frame, т.к. выяснилось, что обслуживать одну машину гораздо проще, чем сотни и тысячи.

КП. 230106. ДО. 2010

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

В связи с тем, что  возросла доля нечисловой передачи информации, вычислительные сети стали называть “сетями передачи данных”.

4. Топологии для создания локальных

вычислительных сетей

Топология физических связей – под ней понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствует компьютер и другое коммуникационное оборудование, а ребрами являются физические или логические связи между ними.

Логические связи – это маршруты передачи данных между узлами сети, образуются они путем соответствующей настройки программного и аппаратного обеспечения.

1.Полносвязная топология – соответствует сети, в которой каждый компьютер связан со всеми остальными.

2.Ячеистая топология – образуется из полносвязной, путем удаления                    некоторых возможных связей. Такая топология допускает соединение                          большого числа компьютеров и характерна для глобальных сетей.

3.Общая шина – является одной из самых распространенных топологий, но обладает не очень высокой надежностью, т.к. обрыв линий приведет к выходу из

строя всей сети. Пропускная способность делится между всеми узлами сети.

4.Топология звезда – каждый компьютер подключается к концентратору, находящемуся в центре сети. Обладает высокой надежностью, т.к. выход из строя одного компьютера не приведет к выходу всей сети.

КП. 230106. ДО. 2010

4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

5.Кольцевая топология – данные передаются от одного компьютера к другому, сеть не разорвана (замкнута).

6.Смешанная топология – связь компьютеров осуществляется хаотически, по разным ранее перечисленным топологиям.

КП. 230106. ДО. 2010

5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1. Методика  проектирования компьютерной сети

1.1. Уточнение  и анализ технического задания

Перед началом разработки проекта компьютерной сети организации  необходимо собрать, уточнить и систематизировать  информацию о задачах, для, решения  которых создается сеть: о планировке зданий в которых размещается  организация; об имеющемся у организации оборудовании и кабельной системе, которые можно использовать для создания сети; о программах, с которыми необходимо обеспечить совместимость.

Возможными  задачами, для решения которых  может создаваться сеть, являются:

• Доступ пользователей сети к Интернет;
• Использование электронной почты;
• Использование службы мгновенного обмена сообщениями (ICQ);
• Организация централизованного или распределенного хранилища данных (базы данных);
• Доступ к сетевым принтерам;
• Публикация данных на web-сайте;
• Централизованная защита данных, в том числе обновление антивирусных баз на компьютерах пользователей;
• Централизованная или распределенная обработка данных;
• Внедрение  на предприятии  систем  автоматизированного;  управления, учета  и  документооборота  с  централизованной  или  распределенной базой данных;
• Доступ удаленных пользователей к ресурсам локальной базы данных;

При составлении плана  здания необходимо отразить на нем  размеры помещений, в которых  будут расположены компьютерные сети; расположение лестничных пролетов и межэтажных кабельных каналов.

В случае если у организации  уже имеется сетевая инфраструктура, то на плане показывают имеющуюся  кабельную систему и расположение активного сетевого оборудования (концентраторов и коммутаторов).

Также при  уточнении технического задания уточняется список прикладных программ, с которыми необходимо обеспечить совместимость сети.

На этапе анализа  технического задания формулируются  общие подходы к построению сети: на основе, каких стеков протоколов будет проектироваться сеть, сколько потребуется серверов, потребуются ли для построения сети услуги сторонних организаций и каких именно.

При разработке проекта сети следует по возможности выбирать более экономичные решения, удовлетворяющие поставленным в задании требованиям.

КП. 230106. ДО. 2010

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

  Разраб.

А.А.Севальнев

Методика проектирования компьютерной сети

Литера

Лист

Листов

  Провер.

 В.В. Гузей

у

6

30

СЦБТ  гр.ТО-31

ЗАДАЧА:

Разработать проект компьютерной сети супермаркета, предназначенной для сбора информации с APM продавца, её централизованного хранения, и представления на рабочих станциях аналитического отдела. Торговые залы занимают четыре этажа, число кассовых аппаратов - 44. Аналитический отдел занимает верхний этаж пятиэтажного здания, число рабочих станций в отделе – 28.

Требования  по производительности: коэффициент использования сети не более 0,2 при внутреннем трафике не более 1,8 Мбит/мин на одну рабочую станцию и не более 58 Кбит/мин на один кассовый аппарат.

Требования  по безопасности: исключить возможность доступа пользователей общественных сетей (Интернет) к ресурсам её магазина.

Дополнительные  требования: обеспечить возможность доступа работников аналитического отдела к Интернет.

Требования  по расширяемости: обеспечить возможность увеличения числа подключенных компьютеров и кассовых аппаратов на 20% без приобретения дополнительного сетевого оборудования.

Проектируемая сеть должна обеспечить решение следующих задач:

• доступ пользователей сети (за исключением сегментов торгового зала) к ресурсам Интернет и услугам электронной почты;
• организация централизованного хранилища данных
• доступ к сетевым принтерам (за исключением кассовых аппаратов торгового зала)
• внедрение системы автоматизированного управления, учета и документооборота с централизованной базой данных. Планы здания супермаркета приведены на рис. 1. Этажи торгового зала имеют схожую планировку, поэтому приведен план только

КП. 230106. ДО. 2010

7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

одного этажа. Рабочие  станции аналитического отдела работают под управлением Windows 2000, кассовые аппараты - под управление встроенного операционной сети с поддержкой протоколов TCP/IP и IPX/SPX. Так как предполагается подключение сети к Интернет, целесообразно построить сеть на основе стека протоколов TCP/IP. Для решения задачи хранения данных и внедрения системы автоматизированного управления потребуется от одного до двух серверов. Еще один сервер потребуется для размещения службы электронной почты. Печать документов предполагается осуществлять на сетевых принтерах. Предполагается установить 5 сетевых принтеров - по одному принтеру на 5 комнат.

1.2. Разбиение  на подсети

Подсети - это локальные  сети, построенные в общем случае на основе различных технологий и объединяемые с помощью маршрутизаторов (см. Ч. I, п. 5) Ниже приведены случаи, в которых целесообразно использовать маршрутизатор.

1. Подключение локальной  сети к Интернет (в том числе  с целью создания виртуальной  частной сети) всегда осуществляется через: маршрутизатор доступа, в качестве которого может выступать компьютер с подключенным к нему модемом (Способы подключения модема к маршрутизатору рассмотрены в п. 2.5.) или специализированное устройство (Специализированные маршрутизаторы доступа могут иметь отдельный порт для подключения модема (см. п. 2.5), либо иметь интегрированный модем того или иного вида). При этом объединяемыми подсетями являются сеть доступа провайдера Интернет и локальная сеть организации.

2. Если индивидуальные пользователи подключаются к локальной сети с помощью средств удаленного доступа (модема), т.е. сеансовое подключение осуществляется с помощью специализированного маршрутизатора - сервера удаленного доступа, в качестве которого может использоваться компьютер с несколькими модемами, или специализированное устройство.

3. Объединение сетей  различных технологий (Ethernet и TokenRing, Ethernet и IolaNet) в большинстве случаев осуществляется через маршрутизатор, в качестве которого обычно выступает компьютер с сетевыми адаптерами различных технологий (Объединение сетей Ethernet различных спецификаций, как правило осуществляется через коммутатор, концентратор ши конвертер).

4. Объединение сетей,  близко расположенных, но независимых  организаций (подразделений), в целях безопасности целесообразно осуществлять через коммутатор третьего уровня. При этом выделение нескольких невзаимодействующих друг с другом подсетей можно организовать без физического разделения сети с помощью технологии виртуальных локальных сетей VLAN (см. Ч. 1. п. 5.)

5. Если в подключаемой  к Интернет сети имеются серверы,  к которым должен осуществляться  доступ из Интернет (например Web-сервер), и рабочие станции (внутренние серверы), ресурсы которых не должны быть доступны из Интернет в целях безопасности, то целесообразно выделить серверы Интернет в отдельную подсеть (демилитаризованную зону(название «демилитаризованная зона» связано с тем, что этой части сети действуют менее строгие ограничения на доступ, чем в остальной локальной сети) ). Это позволяет выполнить требования по безопасности для рабочих станций путем строгих ограничений на маршрутизаторе. предотвращающих возможность любого подключения извне. Для организации

КП. 230106. ДО. 2010

8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

демилитаризованной зоны можно использовать

маршрутизатор доступа с тремя  интерфейсами (один - для подключения  к Интернет, один - для локальной  сети, один - для милитаризованной зоны).

Сеть супермаркета является единой сетью, построенной на основе одной технологии, поэтому применение маршрутизатора для объединения гетерогенных сетей не требуется. Для подключения сети к Интернет должен быть использован маршрутизатор. Для выполнена требований безопасности маршрутизатор должен выполнять функции трансляции IP-адресов и фильтрации сетевого трафика, что позволит предотвратить доступ к ресурсам локальной сети из Интернет.

Сервер электронной  почты должен быть доступен из Интернет, следовательно, его необходимо выделить в отдельную подсеть с менее строгими ограничениями маршрутизации. Схема разбиения на подсети приведена на рис. 2, а. Более экономичным является выполнение функций маршрутизатора и сервера электронной почты одним компьютером. Схема разбиения для этого случая приведена на рис. 2. б.

Во внутренней подсети используются IP-адреса зарезервированного набора адресов 192.168.0.0/255.255.0.0. Внешнему интерфейсу маршрутизатора присваивается IP-адрес, выделенный провайдером.

Для пакетов, передаваемых через первый интерфейс маршрутизатора выполняется трансляция сетевых адресов. Для пакетов передаваемых через второй интерфейс выполняется фильтрация и учет сетевого трафика. Разрешается только установление исходящую подключений и входящие подключения по протоколам SMTP и РОРЗ.

1.3. Выбор технологии  для построения локальной 
сети и разбиение на сегменты.

Выбор сетевой технологии определяет пропускную способность  сети, ограничения на максимальный размер сегмента, тиг используемого  сетевого кабеля и уровень затрат на приобретение оборудования. Если при  построении сети необходимо объединить узлы, расположенные на расстоянии более 100 м друг от друга, либо расположенные в соседних зданиях, то наиболее критичными являю-то требования к сетевому кабелю и к значению максимально допустимомого расстояния между сегментами. При этом наиболее предпочтительными являются технологии 100Base-FX и IolaNet.

КП. 230106. ДО. 2010

9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Так как использование  этих технологий связано со значительными  затратами они применяются только на ответственных участках (для объединения сетей зданий и т. п.), выделяемых в отдельный сегмент или подсеть.

При объединении компьютеров, расположенных в пределах одного здания, наиболее экономически целесообразным являете) построение сети на основе одной  из технологий Ethernet с использованием кабеля UTP 5 категории: 10Base-T или 100Base-TX. Выбор одной из этих технологий определяется требованиями по производительности сети.

Сегмент это часть сети, представляющая собой отдельный домен коллизий и объединяемая с другими сегментами с помощью коммутатора (см. Ч. I, п. 3) Разбиение на сегменты производится для преодоления ограничений на максимальный размер сети и для повышения производительности сети.

Для выбора сетевой технологии и  определения целесообразности разбиения сети на сегменты рекомендуется рассчитать планируемую нагрузку на сеть по формуле (1) и оценить по формуле (2) пропускную способность сети, которая требуется для того, чтобы значение коэффициента использования сети не превышало указанного в задании.

Пропускная способность сетей различных технологий и требования к максимальному размеру сегмента приведены в п. 3 первой части. При определении возможных размеров сети следует учитывать ограничение на число концентраторов и максимальное расстояние между узлом и концентратором. Как правило, один коммутатор имеет не более 24 портов, то есть к нему могут быть подключены не более 24 узлов. Расчетное число узлов в сети должно превышать число подключаемых компьютеров для удовлетворения требований по расширяемости.

Если ни одна из технологий 10Base-T и 100Base-TX не позволяет построить сеть заданного размера, удовлетворяющую требованиям по производительности, то необходимо разбить сеть на сегменты.

При разбиении на сегменты целесообразно  выделять в качестве сегмента группу близко расположенных друг к другу компьютеров предназначенных для решения общей задачи и активно взаимодействующих друг с другом (например, компьютеры одного подразделения). Кроме того, в отдельные сегменты можно выделить группы компьютеров, назначение и характер использования сети у которых отличается от остальных компьютеров сети, например серверы. Это позволит построить данный сегмент на основе другой сетевой технологии.

После разбиения рассчитывается нагрузка на каждый из сегментов (по формулам (6) и (7), см. п. 1.3) и требуемая пропускная способность по формуле (2), и на основании этого расчета проводится выбор сетевой технологии или разбиение на еще более мелкие сегменты.

Согласно выражению (1) для рабочих станций и кассовых аппаратов

v = n_рсv_{i рс} + n_каv_{i ка} = 28 * 1.8 + 44 * 0.058 =

= 52.95Мбит/мин = 0.88 Мбит/с

Согласно выражению (2) пропускная способность при коэффициенте использования сети η=0.2

v_max = v/n = 0.88 /0.2 = 4.4 Мбит/с

КП. 230106. ДО. 2010

10

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Пропускная способность  технологии 10Base-T равна -10 Мбит/с, поэтому без разбиения сети на сегменты ее использовать нельзя. В сегменте сети 100Base-TX не рекомендуется устанавливать более одного концентратора, поэтому ее также нельзя использовать без разбиения на сегменты.

В отдельные сегменты можно выделить: компьютеры комнат, персонал которых  будет использовать общий сетевой  принтер (2 принтера - 2 сегмента); все кассовые аппараты торговых залов (1 сегмента); серверы данных, почты и маршрутизатор (1 сегмент).

Для сегментов аналитического одела  число рабочих станций n₁= n₂=5; для торговых залов n₃ =24. Согласно формуле (6) нагрузка на сегменты аналитического отдела:

v_сегм1 = v_сегм2 = n₁ * v_{i отд} = 14* 1.8 =25.2 Мбит/мин = 0.42 Мбит/с.

Нагрузка на сегмент торгового зала

V_сегм3 =  n₃ * v_{i торг зал} = 44 * 0.058 =0.043Мбит/с

Перед расчетом нагрузки на серверный сегмент необходимо задать коэффициенты распределения  трафика. Так как кассовые аппараты обращаются только к центральному серверу (базе данных магазина), доля трафика кассового аппарата, приходящаяся на обращения к серверному сегменту К_{вн серв торг зал}= 1. Предположим, что объем данных, передаваемый между рабочими станциями аналитического отдела и сетевыми принтерами (находящимися в том же сегменте) составляет 5% от всего объема передаваемых данных. Тогда доля трафика рабочей станции, приходящаяся на обращения к серверному сегменту К_{вн серв отд}=1 -0.05=0.95. Согласно выражению (7)

V_сегм4= (n₁+ n₂)* к_{вн серв отд}*v_{i отд} + n₃*к_{вн серв торг зал} * v_{i торг зал}=28 * 0.95 * 0.9 + 44 * 1* 0.058= 26.49 Мбит/мин =0.44Мбит/с

В соответствии с выражением (2) при коэффициенте использования сети η=0.2 требуемая пропускная способность сети для сегментов аналитического отдела

v_{сегм1max=} v_сегм2max =v/η=0.42/0.2 = 2.1 Мбит/с,

для сегмента торгового зала

V_сегм3max = v/n = 0.043  / 0.2 = 0.22 Мбит/с,

для серверного сегмента

V_сегм4max ⁼ v/η=0.44/0.2=2.2 Мбит/с.

Для построения сети сегмента торгового зала выбираем технологию Ethernet 10Base-T, для сегмента серверного и аналитического отдела - Fast Ethernet 100Base-TX.

Наиболее удобно разместить по одному коммутационном узлу на этаже. На этажах торговых залов оборудование размещается в подсобных помещениях, рядом с коммуникационными шахтами. В этом случае наибольшая длина кабеля (показана пунктирной линией на рис. 1) 15+40+6+7=68< 100, поэтому достаточно разместить один коммутатор на этаже.

На этаже аналитического отдела коммутационный узел удобнее расположить в

серверной комнате (отмечена звездочкой). При этом максимальная длина связи с

КП. 230106. ДО. 2010

11

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

рабочей станцией больше 100 м, поэтому необходимо использовать еще один коммутатор (устанавливается в комнате, отмеченной знаком #). При этом длина связи коммуникационный узел - коммутатор (показана пунктирной линией) 20+7+10+10+7=54< 100. Длина любой связи коммутатор - рабочая станция также меньше 100 м.

Таким образом сеть состоит из четырех сегментов, объединяемых с помощью коммутатора. В сегменте торгового зала имеются четыре коммутатора (в соответствии с числом этажей) Эти ккоммутаторы согласно проекту объединяются в один сегмент, то есть требуется еще один ккоммутатор для их объединения. С помощью ккоммутаторов объединяются рабочие станции каждого из двух сегментов аналитического отдела (один из этих ккоммутаторов располагается вне серверной комнаты) и серверного сегмента. Схема соединений сети показана на рис. 3.

Между любыми двумя узлами сети в сегментах на основе технологии 10Base-T располагается не более 2 концентраторов, максимальнс допустимым является четыре. Таким образом требования к размерам сети выполнены.

Приведенная на рис. 3 схема сети удовлетворяет всем требованиям, но ее можно упростить, подключив серверы и концентраторь торгового зала непосредственно к коммутатору. Упрощение схемы будет проведено при выборе конкретных моделей оборудования.

1.4. Выбор технологии удаленного доступа

Чаще всего технологии удаленного доступа используются для следующих целей:

• подключение локальной сети к Интернет;
• объединение нескольких локальных сетей через Интернет;

• подключение удаленных пользователей к локальной сети.

Обзор технологий удаленного доступа приведен в п. 4 первой части.

Для подключения локальных сетей к Интернет в настоящее время чаще

всего используют одну из технологий xDSL. Выбор одной из технологий

КП. 230106. ДО. 2010

12

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

данного семейства (SDSL, ADSL и др.) определяется по согласованию с провайдером, в зависимости от технических возможностей требований к пропускной способности канала связи.

После выбора технологии нужно выбрать соответствующий модем. В большинстве случаев кабельные модемы и модемы xDSL имеют интерфейс Ethernet, то есть подключаются к одному из портов Ethernet маршрутизатора (см. рис. 4, а).

Наиболее удобным и недорогим способом объединения локальных сетей является организация защищенного канала связи через Интернет (виртуальной частной сети, см. Ч. I, п. 6). В этом случае после подключения локальных сетей к Интернет необходимо выбрать программное или аппаратное решение для организации защищенного канала связи, то есть шифрования и дешифрования трафика [10, 11, 12 13]. Эти функции могут осуществляться маршрутизирующим сервером (с соответствующим программным обеспечением), аппаратнын-маршрутизатором с поддержкой VPN (иногда такое устройство также включает модем), или специальным дополнительным устройством (которое обрабатывает трафик до того, как он направлен на маршрутизатор).

Подключение удаленных индивидуальных пользователей к сети (например находящихся дома сотрудников к сети организации осуществляется по коммутируемым телефонным линиям. В этом случае в локальной сети устанавливается сервер удаленного доступа с oдним или несколькими модемами для телефонных линий, которые настраиваются на прием входящих звонков (см. рис. 4, б).

В простейшем случае в качестве сервера удаленного доступа может выступать обычный компьютер с подключенными к нему одним или несколькими модемами. Каждый из модемов рассматривается как отдельный сетевой интерфейс, а компьютер выполняет роль маршрутизатора. Программное обеспечение для организации сервера удаленного доступа входит в операционные системы Windows 2000/2003 Server и UNIX.

Рис. 4. Схемы реализации удаленного доступа к сети

а) удаленный доступ с использованием модема xDSL или кабельного модема,

б) подключение удаленных пользователей к локальной сети через Интернет.

В случае, если необходимо одновременно обслуживать более двух подключений по телефонным линиям, то в качестве сервера удаленного доступа обычно используют специальное устройство, включающее в себя маршрутизатор, модемный пул (на 4-96 модемов), подключаемое к телефонной сети. Основными характеристиками сервера

КП. 230106. ДО. 2010

13

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

удаленного доступа являются число модемов в модемном пуле интерфейс подключения к телефонной сети и набор поддерживаемых протоколов модемной связи.

Выбор конкретных моделей оборудования для удаленного доступа обсуждается в п. 1.5.

В соответствии с заданием связь с Интернет должна осуществляться непрерывно в течении рабочего времени. По согласованию с провайдером Интернет и заказчиком наиболее выгодным способом подключения признано подключение по абонентской телефонной линии с использованием технологии ADSL со скоростью 56.6 кбит/с. (Максимально возможная скорость ADSL соединения 1 Мбит/с, но в целях уменьшения абонентской платы выбрана меньшая скорость подключения).

1.5. Выбор сетевого оборудования и программного обеспечения

Выбор оборудования и программного обеспечения рекомендуется проводить в следующей последовательности:

• выбор серверов Интернет и серверного программного обеспечения;

• выбор маршрутизаторов, решений для виртуальных частных сетей и оборудования для удаленного доступа;

• выбор активного сетевого оборудования - коммутаторов и концентраторов;
• выбор серверов локальной сети и сетевых принтеров;

• проектирование структурированной кабельной системы и выбор пассивного сетевого оборудования.

По результатам выбора оборудования составляется спецификация с указанием общей стоимости оборудования и программной: обеспечения и схема сети с указанием активного и пассивного сетевого оборудования, серверов, сетевых принтеров и рабочих станций.

1.5.1 Выбор серверов Интернет

Серверы Интернет - это компьютеры, на которых выполняются серверные программы, предоставляющие доступ к данным через Интернет (Web- и ftp- серверы), службы электронной почты и некоторые вспомогательные службы, например DNS и прокси-сервер. Иногда сервер выполняет также функции маршрутизатора. Эти функции могут выполняться любым компьютером, в том числе рабочей станцией, не чаще для этого используются специализированные компьютеры.

КП. 230106. ДО. 2010

14

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

После определения списка функций, которые должен выполнять Интернет-сервер (см. п. 1.1, 1.2), нужно выбрать модель сервера операционную систему и программное обеспечение. Многие производители серверов (Sun, IBM, HP) предлагают готовые решение включающее набор программно-аппаратных средств, обеспечивающий решение определенного круга задач. Этот подход позволяет построить очень надежную и стабильную систему. Тем не менее при относительно не высоких требованиях к надежности или при решении нестандартных задач целесообразнее и выгоднее отдельно выбирать аппаратуру и программное обеспечение.

Возможные варианты решений, их достоинства и недостатки приведены в табл. 2.

При выборе конкретной модели сервера следует учитывать возможность его установки в монтажном шкафу, если это необходимо.

Требования к техническим характеристикам сервера (производительности процессора, объему памяти и дискового пространства зависят от числа обращений к серверу, объема маршрутизируемого трафика, операционной системой, характера запущенных на нем программ. Установление требований к техническим характеристикам - достаточно сложная задача, решаемая в основном на основании опыта и анализе публикуемых в Интернет отзывов.

Рекомендации по выбору конкретных моделей серверов приводятся на сайтах производителей.

Варианты решений при выборе Интернет-сервера  Такблица 1

КП. 230106. ДО. 2010

15

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

В качестве ОС на серверах чаще всего используют ОС семейства UNIX, так как они обладают большей по сравнению с Windows производительностью. Использование Windows оправдано в случае, если необходима тесная интеграция серверных программ с локальной сетью на основе платформы Windows.

Программное обеспечение для ОС Linux и FreeBSD не требует лицензирования, поэтому может быть получено бесплатно. Тем не менее ряд компаний (Red Hat, Corel, Mandrike) продают дистрибутивы операционной системы Linux, включающие набор адаптированных в совместной работе программ, средства их автоматической установки и обновления, а также оказывают техническую поддержку покупателям. Наиболее удобным путем приобретения Linux является приобретение такого дистрибутива у распространителей программного обеспечения. Стоимость дистрибутивов значительно ниже стоимости лицензий на серверные ОС Microsoft. Данные о доступных дистрибутивах Linux можно получить на сайте www.linux.ru.

КП. 230106. ДО. 2010

16

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ПРИМЕР

Согласно принятому в п. 1.1 и 1.2 решению сервер Интернет должен выполнять функции маршрутизатора и сервера электронной почты. Для сокращения внешнего трафика также возможно выполнение функций прокси-сервера.

Выберем в качестве сервера модель USN Zeus Super micro iGT100. Конфигурация сервера приведена в табл. 2. Стоимость согласно прайс-листа фирмы «Импульс-С» от 25.05.09 составляет 30869 руб.

Конфигурация Интернет-сервера  Таблица 3

Сервер будет работать под управлением  системы Linux (дистрибутив  Mandriva 2008 Spring Powerpack), серверное программное обеспечение для электронной почты и прокси-сервера входит в состав дистрибутива. Стоимость дистрибутива по данным сайта www.linux.ru составляет 2990 рублей.

1.5.2. Выбор маршрутизаторов, решений для виртуальных частных сетей и средств удаленного доступа.

При выборе модели маршрутизатора следует учитывать: область применения маршрутизатора (маршрутизатор доступа, маршрутизатор для объединения сетей различных технологий, коммутатор третьего уровня), производительность и набор дополнительных функций: фильтрация трафика, преобразование адресов и т. п.

Для объединения сетей на основе различных технологий как правило используется компьютер с установленной серверной операционной системой. Как правило к производительности таких устройств жесткие требования не предъявляются.

Для маршрутизаторов доступа производительность как правило не указывается, так как один из их интерфейсов используется для удаленного доступа и имеет низкую пропускную способность. Такой маршрутизатор должен иметь порт для подключения оборудования удаленного доступа (модема). Для взаимодействия маршрутизатора и модема как правило используется последовательный порт или сеть Ethernet. Также часто применяется специализированное оборудование доступа, выполняющее функции модема и маршрутизатора. Наиболее распространенные варианты применения пограничного оборудования приведены в табл. 3.

При очень жестких требованиях к безопасности функции маршрутизации и фильтрации трафика распределяются между несколькими устройствами.

КП. 230106. ДО. 2010

17

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

При этом пограничный маршрутизатор подключается к сети через специализированное устройство, выполняющее только фильтрацию сетевого трафика – брандмауэр.

Варианты решений при выборе оборудования доступа

Модем

Маршрутизатор

Особенности применения

Достоинства и недостатки

Кабельный (или  xDSL) модем с интерфейсом локальной сети

Сервер под управлением сетевой ОС

Связь модема и сервера по выделенному сегменту локальной сети, фильтрация и учет         трафика осуществляется программными средствами

Гибкое дешевое решение, позволяет совместить функции сервера Интернет, маршрутизатора и сетевого экрана. Относительно низкая надежность и безопасность.

Кабельный (или xDSL) модем с интерфейсом локальной сети

Специализированный маршрутизатор

Связь модема и сервера по выделенному сегменту локальной сети. Фильтрация и учет         трафика осуществляется маршрутизатором, если он обладает этими функциями.

Высокая надежность, простота администрирования, широкие возможности по управлению трафиком. Специализированный маршрутизатор с широкими возможностями дороже. чем сервер.

Модем для телефонных линий с интерфейсом RS-232

Маршрутизирующий сервер под управлением сетевой ОС

Связь модема и сервера через последовательный порт, фильтрация и учет трафика осуществляется программными средствами

Гибкое дешевое решение, позволяет совместить функции сервера Интернет, маршрутизатора и сетевого экрана.

Относительно низкая надежность и безопасность, низкая скорость соединения по телефонной линии.

Модем для телефонных линий с интерфейсом RS-232

Специализированный маршрутизатор с интерфейсом RS-232

Связь модема и маршрутизатора через последовательный порт

Одно из самых дешевых решений. Как правило маршрутизаторы, ориентированные на работу с модемами для телефонных линий обладают низкими возможностями по управлению трафиком, но в общем случае обеспечивают большую безопасность.

КП. 230106. ДО. 2010

18

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Основными характеристиками устройств и программного обеспечения для построения VPN являются поддерживаемый набор протоколов туннелирования и скорость передачи шифрованных данных. Наиболее распространенным протоколом VPN в настоящее время является IPSec, поэтому рекомендуется выбирать решения на его основе. Пропускная способность устройств для VPN должна быть не меньше пропускной способности канала доступа к Интернет.

Сервер удаленного доступа служит для приема входящих звонков абонентов, подключающихся к сети организации по каналам «точка - точка» (через модем). Основными характеристиками сервера удаленного доступа являются число модемов в модемном пуле, интерфейс подключения к телефонной сети и набор поддерживаемых протоколов модемной связи.

Требования к числу модемов определяются числом одновременных подключений удаленных пользователей. Если требуется обслуживание не более двух одновременных подключений, то в качестве сервера удаленного доступа может быть использован обычный компьютер с соответствующим числом модемов. В случае, если организация не предполагает оказания услуг доступа к Интернет на коммерческой основе, то достаточным является поддержка протокола V.34 или V.34+.

Наиболее распространенными интерфейсами подключения к телефонной линии являются аналоговый (обычная телефонная линия разъем RJ-11) и цифровой интерфейс Е1 (30 каналов тональной частоты с временным уплотнением). В последнем случае необходимо предусмотреть аренду цифрового канала у городской телефонной сети (Тарифы приведены на сайте ОАО «Северо-Западный телеком» http://komi.nwtelecom.ru).

Согласно п. 1.1, 1.2 функции маршрутизатора будут выполнятся сервером Интернет, выбор модели сервера проведен в п. 1.5.1.

В соответствии с п. 1.4. подключение локальной сети к Интернет осуществляется по технологии IDSL со скоростью не менее 33.6 Кбит/с. Наиболее экономически целесообразным решением является применение для этой цели модема Zelax М-144B (http://www.Zelax.md/m-144.html) с максимальной скоростью передачи данных 144 Кбит/с.  В соответствии с прайс-листом фирмы Zelax стоимость модема составляет 11866 рублей.

Связь модема и сервера осуществляется по интерфейсу Ethernet 10Base-T (необходим один соединительный кабель длиной 3 м.)

КП. 230106. ДО. 2010

19

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.5.3. Выбор коммутаторов и концентраторов

В настоящее время концентраторы почти не выпускаются — им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Формулирование требований к сетевому оборудованию и выбор конкретных моделей производится с использованием схемы соединений сети (см. пример на рис. 3).

Основным требованием к коммутатору является наличие необходимого числа портов требуемой сетевой технологии. Требуемое число портов определяется числом подключаемых к устройству узлов сети с учетом требований по расширяемости.

Для коммутаторов, используемых для объединения сетей на основе различных кабельных систем (например 10Base-2 и 10Base-T) и различных технологий (10Base-T и 100Base-TX) необходимо наличие соответствующего числа портов каждого типа.

При выборе коммутатора предъявляются требования к наличию требуемого числа портов, а также требования к производительности

(см. ч.1, п. 5). Объем данных, передаваемых через коммутатор рассчитывается как половина суммы внешнего трафика подключаемых к нему сегментов. Это значение позволяет оценить требования к пропускной способности коммутатора, выраженной в битах в секунду или кадрах в секунду. Часто производители оборудования приводят только косвенные данные о производительности коммутатора или ограничиваются указанием области применения.

Дополнительным требованием к коммутаторам является возможность установки в стандартную монтажную стойку.

Согласно схеме, приведенной на рисунке, в сети должно быть установлено следующее оборудование:

• 4 коммутатора 10Base-T для подключения узлов торгового зала с числом портов не менее 11 (14 с учетом требований по расширяемости).
• 2 коммутатора 100Base-TX для подключения узлов аналитического отдела с числом портов не менее 14 (18 с учетом требований расширяемости).
• 1 коммутатор 100Base-TX для подключения коммутаторов сегмента торгового зала с числом портов не менее 5.
• 1 коммутатор 100Base-TX для подключения узлов серверного сегмента (маршрутизирующий сервер и до двух серверов для хранения данных и работы системы автоматизированного управления, не менее 4-х портов).

Для упрощения схемы целесообразно подключить коммутаторы сегмента торгового зала и серверы непосредственно к коммутатору (см. рис. 5). При этом не нужны коммутатор 10Base-T для подключения коммутаторов сегмента торгового зала и коммутатор 100Base-TX для подключения узлов серверного сегмента, но коммутатор должен иметь не менее 9 портов Ethernet/Fast Ethernet.

КП. 230106. ДО. 2010

20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

При этом размер сегментов уменьшится, поэтому производительность сети возрастет.

Окончательный вариант схемы соединений приведен на рис. 5.

Монтируемый в 19" стойку коммутатор D-Link DGS-1216T GE, web управление имеет 16 портов Ethernet/Fast Ethernet с автоопредлением. Согласно прайс-листу компьютерной фирмы «Импульс-С» от 25.05.09 стоимость коммутатора 7297 рублей. Пропускная способность при работе порта в режиме 10Base-T 1488100 пакетов/сек на порт, при работе порта в режиме 100Base-TX 1488100 пакетов/сек на порт.

Монтируемый в 19" стойку коммутатор D-Link DGS-1224T GE, web управление имеет 24 порта Ethernet. Согласно прайс-листу компьютерной фирмы «Импульс-С» от 25.05.09 стоимость коммутатора 9979 рублей. Будем использовать эту модель коммутатора для подключения узлов торгового зала и аналитического отдела (всего 6 коммутаторов).

1.5.4. Выбор серверов локальной сети и сетевых принтеров

Серверы локальной сети как правило используются для работы службы доступа к файлам и принтерам локальной сети (файл-серверы) службы каталогов и различных программ автоматизации управления и документооборота.

Общие принципы выбора серверов локальной сети такие же, как и при выборе серверов Интернет. Требования к техническиу характеристикам сервера (производительности процессора, объему памяти и дискового пространства) зависят от числа обращений к серверу операционной системы и прикладного программного обеспечения. Установление требований к техническим характеристикам - достаточно сложная задача, решаемая в основном на основании опыта и анализа публикуемых в Интернет отзывов.

Модель сервера, предназначенного для работы системы автоматизации управления как правило выбирается по согласованию с поставщиком программного обеспечения.

Если большинство компьютеров в сети работают под управлением ОС Windows, то в качестве файл-сервера локальной сети обычне используется компьютер с ОС Windows 2000/2003 Server, включающей в себя службу доступа к файлам и службу каталогов Active Directory.

Рекомендации по выбору конкретных моделей файл-серверов приведены на сайтах производителей. При этом необходимо учитывать требуемый для хранения данных объем дискового пространства.

В качестве сетевых принтеров в настоящее время как правило используются лазерные принтеры, так как струйные не обладают достаточной экономичностью, а матричные не обеспечивают требуемое качество печати. Основными характеристиками сетевого принтера являются размер бумаги, скорость печати, экономичность, возможность цветной печати. Требования к принтеру устанавливаются пс согласованию с организацией-заказчиком.

Иногда вместо сетевого принтера (то есть принтера с интегрированной сетевой картой) используется специальное устройство (принт-сервер) имеющее один сетевой порт Ethernet и несколько портов принтера (LPT) и служащее для подключения к сети несетевых принтеров.

КП. 230106. ДО. 2010

21

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

ПРИМЕР

Выбор серверов для работы системы автоматизации управления должен проводиться по согласованию с поставщиком программного обеспечения, поэтому в данном проекте приобретение сервера не проводится.

В качестве файл-сервера выберем модель ProLiant DL120R05. Конфигурация сервера приведена в табл. 4. Стоимость согласно прайс-листу фирмы «Импульс-С» от 25.05.09 составляет 28096 рублей.

Файл-сервер будет работать под управлением системы MS Windows 2008 Server Standart, включающей службу каталогов и службу доступа Стоимость лицензии согласно прайс-листу фирмы «Эльф» составляет 1590 рублей.

Для печати документов будем использовать 2 черно-белых лазерных сетевых принтера HP LJ P2015DN формата А4 с производительностью 26 стр/мин и возможностью дуплексной печати. Стоимость принтера согласно прайс-листу компьютерной фирмы Импульс-С от 25.05.09 17777 рублей.

КП. 230106. ДО. 2010

22

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

5. Проектирование структурированной кабельной системы и выбор пассивного сетевого оборудования.

Правила построения СКС рассмотрены в п. 8 первой части.

При проектировании СКС составляется спецификация на коммутационные элементы (различные виды кабеля, розетки коммутационные коробки) с указанием их цены.

Для удовлетворения требований по расширяемости сети рекомендуется строить СКС с избыточностью, то есть число розеток должно превышать число компьютеров в сети.

СКС магазина включает горизональные и вертикальную подсистемы. Так как построение сети решено проводить на основе технологий 10Base-T и 100Base-TX, все системы СКС можно построить на основе кабеля UTP категории 5. Проведем оценку требуемого числа элементов СКС.

Разводка кабелей горизонтальной подсистемы приведена на рисунке далее. Общая длина кабеля на этаже торгового зала:

L_T3= (8+8)*4 +15+20+25+30+20+31+25+31*5+8+13+18+23+28=477  

на этаже аналитического отдела:

L_AО= 22+34+34+38+38+41+33+35+39+39+42+48+43+49+61+59+73+70+82+82=923

Общая длина кабеля вертикальной подсистемы: 5х4+5хЗ+5х2+5=50 м.

Общая длина горизонтальной кабельной подсистемы 4*L_T3+ L_AO=2831 м.

Число розеток RJ-45 определяется числом подключенных к сети рабочих станций (и серверов печати) и составляет 28+44+2=74.

Для удовлетворения требований по расширяемости следует построить СКС с избыточностью и предусмотреть 0.2x74=15 дополнительных рабочих мест. Средняя длина кабеля между коммутационным узлом и розеткой (4*L_T3+ L_AO)/74 =38, поэтому для обеспечения расширяемости сети необходимо дополнительно 15 розеток и 38x15=570 метров кабеля.

Общая длина кабеля с учетом требований расширяемости 2831+50+570=3451 м. общее число розеток 89.

С учетом требований по расширяемости число компьютеров на этаже 1.2x11=13, поэтому число портов в кроссовых панелях распределительных пунктов этажа не менее 13.

С учетом требований по расширяемости число компьютеров и принтеров на этаже аналитического отдела 1.2x28+2=36, из них непосредственно к центральному распределительному пункту могут быть подключены до 13. Кроме того, к центарльному распределительному пункту подключаются 7 кабелей от коммутаторов и серверов, поэтому общее число портов не менее 13+7=20

К промежуточной коммутационной панели этажа аналитического отдела подключаются до 13x1.2+1=18 компьютеров, общее числе гнезд не менее 18.

Соединительные кабели требуются для подключения компьютеров к розеткам и розеток коммутационных панелей к сетевому оборудованию.

КП. 230106. ДО. 2010

23

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Число кабелей равно сумме числа розеток и числа гнезд на коммутационных панелях: 11x4+28=72. Еще один кабель необходим для соединения маршрутизатора и модема, общее число соединительных кабелей 73. Длина соединительного кабеля 3 м.

В распределительных пунктах этажей устанавливается кроссовая панель на 24 порта (высота 1U) и коммутатор (2 U). Общая высота 3U. Оборудование будет размещаться в настенном монтажном шкафу TWT-CBW2 (6 UNIT, 19" 600x400)

В распределительном пункте здания (серверная комната) необходимо установить: два сервера (высота 5 U каждый), 2 коммутатора 24 порта (1 U), 1 кроссовую панель 24 порта (2U). Общая высота 14 U. Оборудование будет размещаться в напольному монтажном шкафу TWT-CBE (21 UNIT 19" 600x800)

Спецификация на пассивное сетевое оборудование приведена в табл. 5.

КП. 230106. ДО. 2010

24

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Спецификация на коммутационные элементы(предварительная оцен

Основания: 1 - прайс-лист фирмы «Совместные технологии» от 30.04.2010. 2 - прайс-лист на заказ фирмы «Импульс-С» от 25.05.2010

КП. 230106. ДО. 2010

25

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

1.6. Схема сети и спецификация на оборудование

По результатам выбора оборудования (п. 1.5.1 - 1.5.5) может быть составлена спецификация и схема соединений сети, являющиеся результатами проекта.

Логическая схема компьютерной сети приведена на рис. 6. Спецификация на оборудование приведена в таблице 6.

Таблица 6

КП. 230106. ДО. 2010

26

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Спецификация на оборудование

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Источники данных: 1- фирма «Импульс-С», 2. См. сайт производителя, 3. Компания «Эльф», 4. Магазин «Совместные технологии».

КП. 230106. ДО. 2010

27

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Производители и поставщики сетевого оборудования и программного обеспечения

КП. 230106. ДО. 2010

28

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

2. Схема компьютерной сети.

КП. 230106. ДО. 2010

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

  Разраб.

В.В.Вилежанинов

Схема компьютерной сети

Литера

Лист

Листов

  Провер.

В.В.Гузей

у

29

30

СЦБТ  гр.ТО-31