Проектирование локальных сетей

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

    ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ С  ПОМОЩЬЮ ПАКЕТА NETCRACKER  

    Специальность  «Информационные системы и технологии в экономике» 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….…3

1.ПРИМЕНЕНИЕ  КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ……………….……………….5

1.1.Локальные  и глобальные компьютерные сети  и их отличия……………...5

1.2.Проектирование  локальных сетей…………………………………….……..8

1.3. Топологии сети…………………………………………………………..….11

1.4.Виды кабеля для соединения устройств сети……………………………...12

1.5.Устройства для соединения компьютеров в сети………………………….14

1.6.Основные протоколы сети…………………………………………………..15

2.ОПИСАНИЕ NETCRACKER………………………...……………………….19

2.1.Графическое  представление………………………………………………...20

2.2.База данных…………………………………………………………………...22

2.3.Анимация………………………………………………………………….….25

3.РАЗРАБОТКА  СЕТИ В NETCRACKER……………………………………..28

3.1. Создание  компьютера с помощью БД…………………………………...…28

3.2.Соединение  компьютеров с концентратором…………………………..….35

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...…..46

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………47

ВВЕДЕНИЕ

    Компьютеры  появились в жизни человека не так уж давно, но можно с твердой уверенностью сказать, что будущее - за компьютерными технологиями. Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработке информации.

    В наше время компьютер стал незаменимой  частью как производственной и предпринимательской  сферы деятельности человека, так  бытовой и сферы отдыха. Персональный компьютер открывает широкий  мир возможностей. Он позволяет вести  экономические расчеты, хранить  результаты этих расчетов, разрабатывать  новые проекты во всех отраслях производства. Огромную роль вычислительная техника  оказывает на ускорение научно-технического прогресса, на развитие научных исследований, улучшение подготовки будущих специалистов. Применение компьютеров позволяет  снизить затраты огромного количества времени, человеческих и экономических  ресурсов.

     Однако  отдельно стоящие компьютеры не дадут  того результата, который может предоставить предприятию локальная сеть. Ее построение повышает производительность и эффективность работы отделов, сократит время расчетов и передачи результатов между подразделениями.

    В настоящее время локальные компьютерные сети получили очень широкое распространение по нескольким причинам:

1. объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь дисковое пространство на файл-сервере с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);
2. локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;
3. локальные сети, при наличии специального программного обеспечения, служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Рассмотрим  основные области применения компьютерных сетей:

1. В бизнесе для совместного использования ресурсов (принтеров, сканеров и т. д.) и информации (базы данных, архитектуры клиент-сервер); коммуникации (электронная почта, совместная работа удаленных сотрудников, видеоконференции); делового общения с другими компаниями; электронная коммерция.
2. Частными лицами для доступ к удаленной информации; общения (электронная почта, электронные конференции, системы диалоговых сообщений (чаты)); электронных развлечений (on-line игры, видео по заказу, интерактивное телевидение); электронного бизнеса (интернет-магазины, онлайновые аукционы, управление банковскими счетами, осуществление платежей).

     Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без локальных вычислительных сетей. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных  компаний, электронные архивы библиотек, продажа авиа и ж/д билетов, доступ к информации компьютерных баз и банков данных.  В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема).

     Целью курсовой работы является изучение программы  NetCracker  для разработки и проектирование в ней локальных и глобальных сетей.

     Задачами  является анализ построенных локальных сетей по критерию работоспособности, быстродействия, надежности и невысокой стоимости.

1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

1.  Локальные и глобальные компьютерные сети и их отличия

     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.

     Компьютерные  сети представляют собой магистральные  информационные структуры, состоящие  из логического и физического  уровней или составляющих, основным назначением которых является обмен  информацией.

     Для классификации компьютерных сетей  используются различные признаки, но чаще всего сети делят на типы по территориальному признаку, то есть по величине территории, которую покрывает  сеть. И для этого есть веские причины, так как отличия технологий локальных и глобальных сетей  очень значительны, несмотря на их постоянное сближение.

     К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line.

     Глобальные  сети - Wide Area Networks (WAN) - объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов.

     Рассмотрим отличия локальных сетей от глобальных более детально.

Основные  отличия будут заключаться в  следующем:

• скорость передачи сообщений между конечными узлами;
• диаметр сети или протяженность каналов связи;
• конфигурация связей;
• количество узлов сети.

     Со  временем возникла необходимость обмена данными между научными центрами или госучреждениями, то есть передача информации на большие расстояния. Эти причины привели к созданию глобальных сетей, охватывающих любые  пространства. Линии связи дороги, а пользователей много. Следовательно, нужно уменьшить количество передаваемой вспомогательной информации. В локальных  сетях эта проблема остро не стоит. Стоимость передачи единицы информации здесь гораздо меньше, так как  каналы связи принадлежат только одному предприятию, расстояния гораздо  меньше и технологии передачи дешевле. В локальных сетях обычно используются стандартные технологии, достаточно жестко фиксирующие вид и конфигурацию связей между узлами. Наиболее часто встречаются следующие конфигурации: звезда, шина, кольцо, древовидная, комбинированные. Отсюда можно сделать вывод, что задача маршрутизации в глобальных сетях сложнее, чем в локальных. И количество узлов в глобальной сети неограниченно, в то время как в локальных сетях количество узлов ограничивается применяемой стандартной технологией во избежание такой проблемы, как перенаселенность сети.[1,c.50]

       Из проведенного сравнения видно,  что в глобальных сетях многие  вопросы решать сложнее, что  отражается на качестве и разнообразии  сетевых служб. Так, например, в глобальных сетях достаточно  сложно организовать процесс  обработки данных в реальном  режиме времени. Решение такой  задачи, как просмотр всех имеющихся  сетевых ресурсов, проблематично.  После соединения с удаленным ресурсом в локальных сетях пользователь может работать с помощью известного набора команд и прикладного ПО, тогда как работа в глобальной сети требует определенного набора специфических знаний. Особенно это отличие было заметно на первоначальном этапе развития компьютерных сетей.

       Несмотря на различия, глобальные  и локальные сети являются  разновидностями систем одного  класса — вычислительных сетей. Поэтому при создании локальных и глобальных сетей приходится решать одни и те же задачи, но в разных масштабах и разными средствами.

     В настоящее время наблюдается  тенденция к сближению технологий глобальных и локальных сетей.

     Во-первых, увеличивается пропускная способность  каналов связи, используемых глобальными  сетями. Вследствие этого появляется возможность организации работы в глобальных сетях с приближением к реальному режиму времени. Технологически это основывается на средствах оптической передачи данных. Цена оптоволоконных проводников сравнилась с электрическими проводниками высших категорий (витая  пара 6 категории, максимальная пропускная способность ~1 Гб/с при длине 100 м, в то время как эта же характеристика оптоволоконных проводников ~10 Гб/с  на 2–3 км). Однако препятствия заключаются в дороговизне оборудования и монтажа, со временем и эта проблема будет снята.

     Во-вторых, в локальных сетях возникают  проблемы масштабирования из-за ограничений  на количество узлов в сети. С  возникновением корпоративных сетей  появилась необходимость решения, позволяющего обойти эти ограничения. В глобальных сетях подобная задача решалась изначально. Многие из этих решений переносятся в локальные сети. Одним из таких примеров может служить перенос стека протоколов TCP/IP в локальные сети. Этот протокол обеспечивает широкие возможности по масштабированию сетей, однако, требует более сложного администрирования, поэтому использовались более простые и эффективные протоколы (IPX/SPX). Наряду с технологиями низкого уровня переносятся и технологии высокого уровня. Возникло такое понятие, как сеть интранет, то есть локальные сети, но использующие такие технологии, как WWW, электронную почту, FTP для решения внутренних задач. Эта отрасль бурно развивается, появляются новые технологии, причем на открытой основе, то есть распространяются фактически бесплатно. Этот конгломерат технологий способен решать самые разные задачи. Создав в своих программных продуктах возможности работы с технологиями глобальных сетей, производители обеспечивают успех за счет совместимости с другими продуктами и возможности дальнейшего развития.[2] 

2. Проектирование  локальных сетей

     Тщательное  проектирование сети является важнейшей  предпосылкой ее быстрой и устойчивой работы.  Если при проектировании сети допущены ошибки, то может возникнуть множество непредвиденных проблем  и возможность ее роста окажется под угрозой.  Процесс проектирования требует глубокого анализа конкретной ситуации.

Требования  к локальной сети

• Функциональность

Прежде  всего, сеть должна работать. Это означает, что она должна предоставить пользователям  возможность удовлетворения их производственных потребностей. Сеть должна обеспечить связь пользователей друг с другом и с приложениями с соответствующей требованиям скоростью и надежностью.

• Расширяемость

Сеть  должна обладать способностью к росту. Это означает, что первоначально  реализованная сеть должна увеличиваться  без каких-либо существенных изменений  общего устройства.

• Адаптируемость

Сеть  должна быть разработана с учетом технологий будущего и не должна включать элементы, которые в дальнейшем ограничивали бы внедрение технологических новшеств.

• Управляемость

Сеть  нужно сконструировать так, чтобы  облегчить текущий контроль и  управление для обеспечения стабильности ее работы. 

Этапы проектирования сети

   Чтобы локальная сеть была эффективной  и удовлетворяла потребностям пользователей, она должна быть спроектирована и  реализована в результате тщательно  спланированной последовательности действий, включающих следующее.

• Сбор требований и ожиданий пользователей.

   На  первом этапе проектирования сети следует  собрать данные о структуре организации.

Эта информация должна включать в себя данные об истории  и текущем состоянии организации, о планируемом росте, о методах  управления, офисных системах, а  также мнения членов персонала, которые  будут использовать локальную сеть. Необходимо узнать кто будет пользователем  локальной сети? Каков уровень его навыков, и как он относится к компьютерам и компьютерным приложениям?  Ответы на эти и подобные вопросы помогут определить требования к дополнительному обучению и количество специалистов, необходимое для поддержки данной локальной сети.

• Анализ собранных требований.

   С течением времени пользователи сети, как правило, повышают свои требования. Например, чем больше появляется доступных  голосовых и видеоприложений, тем  большими становятся требования к увеличению пропускной способности сети. Еще  одной задачей данного этапа  является оценка требований пользователей. Конечно, мало пригодна сеть, которая  не способна предоставить своим пользователям  необходимую и точную информацию. Поэтому необходимо предпринять  соответствующие действия для удовлетворения информационных требований организации  и ее работников. В процессе сетевого проектирования необходимо искать способы обеспечения большей доступности с наименьшими затратами. Нужно правильно анализировать данные, чтобы потом правильно спроектировать компьютерную сеть.

• Проектирование структуры   1-го,  2-го и 3-го уровней локальной сети.

   Проектирование  сетевой топологии (1 уровень) - выбор  типа кабелей, топологии сети, прокладка   кабелей. При прокладке кабеля следует  руководствоваться стандартом EIA/TIA 568 для размещения и соединения кабельных систем.

   Проектирование 2-го уровня топологии локальной  сети.

Назначение  устройств 2-го уровня состоит в обеспечении  управления потоком данных,

в обнаружении  и коррекции ошибок и уменьшении перегрузок сети. Двумя наиболее типичными  устройствами 2-го уровня (не считая сетевых  адаптеров, которые имеются у  каждого хоста сети) являются мосты  и коммутаторы.

     Проектирование 3-го уровня топологии локальной  сети

Маршрутизаторы, могут использоваться для создания отдельных сегментов локальной  сети и обеспечения обмена информацией  между сегментами, основываясь на адресации 3-го уровня, т.е. на IP-адресах. Внедрение устройств 3-го уровня позволяет осуществить сегментацию локальной сети на обособленные физические и логические сети. Маршрутизаторы также позволяют подключаться к распределенным сетям (Wide-Area Network, WAN), таким как Internet.

• Документирование логической и физической реализации сети.

Отчеты  о разработанной сети ее устройствах, свойствах, нагрузке. [3, c.70]

Описание  необходимой для эксплуатации локальных сетей инструкции также содержат чертежи, таблицы схемы и различные пояснения. В исполнительной документации находят отражение и изменения, внесенные в проект уже в ходе работ, а также результаты тестирования локальной сети.  

3. Топологии сети

    Преимуществами  использования сетей с топологией «общая шина» являются значительная экономия кабеля, а так же простота создания и управления. Недостатками - вероятность появления коллизий при увеличении числа компьютеров  в сети, обрыв кабеля приведет к  отключению множества компьютеров, низкий уровень защиты передаваемой информации. Любой компьютер может  получить данные, которые передаются по сети.

    При использовании звездообразной топологии каждый кабельный сегмент, идущий от любого компьютера сети, будет подключаться к центральному коммутатору или концентратору. Все пакеты будут транспортироваться от одного компьютера к другому через это устройство. Использование данной топологии удобно при поиске поврежденных элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. «Звезда» намного удобнее «общей шины» и в случае добавления новых устройств. Преимуществами «звезды» является простота создания и управления, высокий уровень надежности сети, высокая защищенность информации, которая передается внутри сети (если в центре звезды расположен коммутатор). Основной недостаток — поломка концентратора приводит к прекращению работы всей сети.

    Преимущества кольцевой топологии состоят в том, что большие объемы данных обслуживаются эффективнее, чем в случае с общей шиной, каждый компьютер является повторителем: он усиливает сигнал перед отправкой следующей машине, что позволяет значительно увеличить размер сети, возможность задать различные приоритеты доступа к сети; при этом компьютер, имеющий больший приоритет, сможет дольше задерживать маркер и передавать больше информации. К недостаткам можно отнести тот факт что обрыв сетевого кабеля приводит к неработоспособности всей сети, произвольный компьютер может получить данные, которые передаются по сети.

    К преимуществам ячеистой топологии относят эффективную работу с большими потоками данных, высокий уровень стабильности сети из-за использования дополнительных каналов связи, высокий уровень безопасности; поток информации идет от компьютера-отправителя к получателю напрямую, что теоретически исключает перехват данных. К недостаткам - потребность в наличии нескольких сетевых интерфейсов на компьютерах, входящих в сеть, большая стоимость организации сети.[4, c.95] 

4. Виды кабеля для соединения устройств сети

     Компьютеры  внутри локальной сети соединяются  с помощью кабелей, которые передают сигналы. Кабели классифицируются в  зависимости от возможных значений скорости передачи информации и частоты  возникновения сбоев и ошибок. Наиболее часто используются кабели трех основных категорий:

• витая пара.

  Внутри такой кабель состоит из двух или четырех пар медного провода, перекрученных между собой. Витая пара также имеет свои разновидности: неэкранированная и экранированная витая пара. Эти разновидности кабеля способны передавать сигналы на расстояние порядка 100 м. Как правило, в локальных сетях используется именно неэкранированная витая пара. Экранированная витая пара имеет плетеную оболочку из медной нити, каждая пара проводов дополнительно экранирована (она обернута слоем фольги), что защищает данные, которые передаются, от внешних помех и имеет более высокий уровень защиты и качества, чем оболочка неэкранированного кабеля. Такое решение позволяет поддерживать высокие скорости передачи на более значительные расстояния. Витая пара способна обеспечивать работу сети на скоростях 10, 100 и 1000 Мбит/с.

• коаксиальный кабель;

      Коаксиальный кабель состоит из медного провода, покрытого изоляцией, экранирующей металлической оплеткой и внешней оболочкой. По центральному проводу кабеля передаются сигналы, в которые предварительно были преобразованы данные. Такой провод может быть как цельным, так и многожильным. В данный момент локальные сети на основе коаксиального кабеля практически не встречаются. Скорость передачи информации в такой сети не превышает 10 Мбит/с.

• оптоволоконный кабель.

     В основе оптоволоконного кабеля находятся оптические волокна (световоды), данные по которым передаются в виде импульсов света. Электрические сигналы по оптоволоконному кабелю не передаются, поэтому сигнал нельзя перехватить, что практически исключает несанкционированный доступ к данным. Оптоволоконный кабель используют для транспортировки больших объемов информации на максимально доступных скоростях. Главным недостатком такого кабеля является его хрупкость: его легко повредить, а монтировать и соединять можно только с помощью специального оборудования, также кабель является очень дорогим.[5] 

5. Устройства  для соединения компьютеров в  сети

     В основе компьютерной сети используется 3 типа устройств для связи компьютеров - концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы. Каждый из них важен и исполняет  различные роли в упрощении коммуникации между сетевыми компьютерами.

     Концентратор (hub, хаб) позволяет объединить несколько  компьютеров в локальную сеть. Это довольно простое устройство, которое не лишено определенных недостатков. При подаче сигнала на один порт он дублируется на всех остальных  портах, при подключении большого числа компьютеров из-за этого  увеличивается вероятность возникновения  конфликтов в сети, которые снижают  общую скорость передачи данных.

Обычно  концентраторы применяются для  построения небольших сетей, их основное преимущество - низкая цена. В настоящее  время концентраторы используются все реже и вытесняются коммутаторами.

     Коммутатор (switch, свитч) - устройство, которое позволяет  объединить несколько компьютеров  в единую локальную сеть. В отличие  от концентратора в штатном режиме сигнал с одного порта поступает  не на все остальные порты, а только на тот порт, к которому подсоединен  получатель. Благодаря этому значительно  снижается вероятность возникновения  конфликтов в сети, соответственно, общая производительность сети повышается.

     Маршрутизатор (router, роутер) - это сетевое устройство, которое подключается между разными  компьютерными сетями и организует обмен данными. При построении домашней или небольшой офисной локальной  сети маршрутизатор работает как пограничное устройство между локальной сетью и интернетом.

     Обычно  маршрутизатор выполняет сразу  несколько функций: он может защитить локальную сеть от проникновения  злоумышленников извне, ограничить доступ к определенным сайтам для  пользователей, также он позволяет  автоматически назначать IP-адреса в  локальной сети.[6] 

6. Основные  протоколы сети

     Протоколы – это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления  некоторой связи. Протоколы –  это правила и технические  процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении  в сеть общаться друг с другом. Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.

• Протокол IPX/SPX.

   В качестве прототипа протокола IPX компания Novell использовала один из первых протоколов локальных сетей — протокол Xerox Network System (XNS), адаптировав его для своей файл-серверной операционной системы NetWare. В настоящее время именно эти протоколы являются основными для версий NetWare 6.0 и выше, при этом пользователи могут по-прежнему применять протоколы IPX/SPX, в частности, для совместимости с устаревшими серверами и оборудованием (например, с принтерами).

     Достоинством  протокола IPX по сравнению с другими ранними протоколами является возможность его маршрутизации то, что с его помощью можно передавать данные по многим подсетям внутри предприятия.

     Недостатком протокола является дополнительный трафик, возникающий из-за того, что  активные рабочие станции используют часто генерируемые широковещательные пакеты для подтверждения своего присутствия в сети.

• NetBEUI - транспортный протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS;

   NetBEUI был реализован в первых версиях Windows NT и до сих пор имеется в системе Windows 2000 (хотя больше и не поддерживается в системах Microsoft, начиная с Windows ХР).

   NetBEUI нельзя маршрутизировать и лучше всего его применять в небольших локальных сетях под управлением относительно старых операционных систем компаний Microsoft и IBM: Microsoft Windows 95, О Microsoft Windows 98, Microsoft LAN Manager, IBM LAN Server. В современных системах заменяется на протокол TCP/IP.

   Недостатки  NetBEUI: невозможность маршрутизации является главным недостатком протокола NetBEUI в средних и крупных сетях, включая корпоративные сети. Маршрутизаторы не могут перенаправить пакет NetBEUI из одной сети в другую, поскольку фрейм NetBEUI не содержит информации, указывающей на конкретные подсети. Еще одним недостатком протокола является то, что для него имеется мало сетевых анализаторов.