Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

Курсовой проект

«Корпоративная информационная система»

по дисциплине: Корпоративные информационные системы

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.5536Калинин О.М.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

доц., канд. техн. наукКалюжный В. П.

Санкт-Петербург, 2009

Техническое задание

1. Количество сетей: выделено 2 сети

2. Количество подсетей в каждой сети: в 1ой сети 5 подсетей; во 2ой сети 6 подсетей.

3. Количество узлов в каждой подсети приведено в таблице:

Сети	1 сеть	2 сеть
№ подсети	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	6
Количество узлов в подсети	20	4	8	7	25	9	12	15	20	19	25

4. Все сети объединяются с помощью магистрального компьютера и кабеля «витая пара» (1 Гбит/сек).

5. В каждой подсети узлы объединяются с помощью разделяющей среды хаба (кол-во узлов ?10) и коммутатора (кол-во узлов >10).

6. Скорость магистрали 1 Гбит/сек.

7. Скорость внутри подсети 100 Мбит/сек.

8. Трафик локализуется внутри подсети с помощью коммутаторов.

9. Расстояние между узлами подсети менее 80 м.

• подсети подключаются к глобальной сети с помощью маршрутизатора на основе протокола РРР.

• Содержание
• Список используемых сокращений
• Введение
• Раздел 1. Выбор технологии построения локальной сети
• 1.1 Сетевая модель OSI
• 1.2 Альтернативные сетевые технологии
• Раздел 2. Выбор технических средств
• 2.1 Основные понятия
• 2.2 Активное сетевое оборудование
• 2.3 Пассивное сетевое оборудование. Типы сетевых носителей
• 2.4 Выбор технических средств
• Раздел 3. Логический расчет сети
• 3.1 Адресация в сети
• 3.2 Маска подсети
• 3.3 Логический расчет сети
• Раздел 4. Выбор сетевой ОС
• 4.1 Семейство продуктов Windows Server 2003
• 4.2 Основные характеристики ОС Linux
• Раздел 5. Практическая реализация сетевых настроек
• 5.1 Формат команды ifconfig
• 5.2 Формат команды route
• 5.3 Настройка РРР соединения
• Раздел 6. Объединение сети
• Заключение
• Список используемой литературы
• Приложения
• Список используемых сокращений
• ОС - операционная система
• OSI (Оpen Systems Interconnection Basic Reference Model) - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов.
• МАС-адрес - физический адрес сетевого интерфейса.
• СКС - структурированные коммуникационные сети.
• ЛВС (LAN) - локальная вычислительная сеть.
• WAN (Wide Area Networks) - широкомасштабные сети.
• GAN (Global-Area Network) -- глобальная сеть.
• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - коллективный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий) - метод для доступа к среде передачи данных в сетях Ethernet.
• TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - семейство протоколов для передачи информации в сети.
• Протокол РРР (Point-to-Point Protocol) -- протокол межузлового взаимодействия.
• VPN (Virtual Private Networks) - виртуальные частные сети.
• Введение
• Компьютерные сети изменили нашу жизнь. Они являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации -- компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме, а с другой стороны - средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
• Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.
• Первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах.
• В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научно-исследовательских центров. Это сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой самой известной ныне глобальной сети -- Internet.
• Локальные вычислительные сети, ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей -- с одной стороны, они были достаточно мощными, чтобы обеспечивать работу сетевого программного обеспечения, а с другой -- явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы. Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных сетях используют и беспроводную связь (wireless), но и при этом возможности перемещения абонентов сильно ограничены.
• Локальные сети можно объединять в более крупномасштабные образования -- CAN (Campus-Area Network -- кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий), MAN (Metropolitan-Area Network -- сеть городского масштаба), WAN (Wide-Area Network -- широкомасштабная сеть), GAN (Global-Area Network -- глобальная сеть), сетью сетей в наше время называют глобальную сеть -- Интернет. Для более крупных сетей также устанавливаются специальные проводные или беспроводные линии связи или используется инфраструктура существующих публичных средств связи. В последнем случае абоненты компьютерной сети могут подключаться к сети в относительно произвольных точках, охваченных сетью телефонной, ISDN или кабельного телевидения.
• Совершенствование технологий построения и использования сетей - приоритетное направление развития наук.
• Раздел 1. Выбор технологии построения локальной сети

1.1 Сетевая модель OSI

Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, Open Systems Interconnection Basic Reference Model) -- абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее. В настоящее время основным используемым семейством протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI.

Уровни модели OSI

Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции. Подробнее можно посмотреть на рисунке.

Данные	Уровень
данные	Прикладной (доступ к сетевым службам)
данные	Представительский (представление и кодирование данных)
данные	Сеансовый (управление сеансом связи)
блоки	Транспортный (безопасное и надежное соединение точка-точка)
пакеты	Сетевой (определение пути и IP; логическая адресация)
кадры	Канальный (физическая адресация)
биты	Физический (кабель, сигналы, бинарная передача)

Прикладной (Приложений) уровень

Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя иметь доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.

Представительский (Уровень представления)

Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Сеансовый уровень

5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.

Транспортный уровень

4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP.

Сетевой уровень

3-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Канальный уровень

Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Физический уровень

Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

Cетевые технологии

В сетях применяются различные сетевые технологии, из которых в локальных сетях наиболее распространены Ethernet, Token Ring, 100VG-AnyLAN, ARCnet, FDDI. Каждой технологии соответствуют свои типы оборудования.

Ethernйt -- пакетная технология компьютерных сетей, преимущественно локальных. Применяется полудуплексный канал передачи: передачу и прием данных сетевой адаптер выполняет попеременно.

Каждый узел сети имеет сетевой адаптер -- схему, реализующую метод CSMA/CD на аппаратном (или микропрограммном) уровне. Адаптер имеет приемопередатчик -- трансивер, подключенный к общей (разделяемой) среде передачи, в оригинале -- к коаксиальному кабелю. Адаптер узла (для краткости -- узел), нуждающийся в передаче информации, прослушивает линию и дожидается «тишины» -- отсутствия сигнала. Далее он формирует кадр (frame, фрейм), начинающийся с синхронизирующей преамбулы, за которой следует поток двоичных данных в самосинхронизирующемся (манчестерском) коде. Все остальные узлы принимают этот сигнал, синхронизируются по преамбуле и декодируют его в последовательность бит, помещаемую в свой приемный буфер. Окончание кадра определяется по пропаданию несущей, и по этому событию приемники анализируют принятый кадр. Этот кадр контролируется на отсутствие ошибок (с помощью контрольной последовательности бит и по длине), после чего в «хорошем» кадре проверяется адресная информация. В каждом кадре имеется заголовок с МАС-адресами узла-источника и узла его назначения. Если адрес назначения кадра соответствует МАС-адресу данного узла, то кадр поступает на дальнейшую обработку протоколами вышестоящих уровней. Кадры, не адресованные данному узлу, им игнорируются на аппаратном уровне адаптера, не отвлекая центральный процессор узла. Теперь предположим, что два узла хотят передать данные почти одновременно: оба дождались «тишины» и стали передавать преамбулу. Столкновение двух сигналов -- коллизия -- приведет к их искажению, которое обнаруживается передатчиком. Передающие узлы, обнаружив коллизию, прекращают передачу кадра, после чего повторную попытку передачи сделают через случайный интервал времени (каждый через свой) после освобождения линии. Если повторная попытка также не удалась, делается следующая (и так до 16 раз), причем интервал увеличивается. Приемник обнаруживает коллизию по ненормально короткой длине (в «хорошем» кадре она не может быть меньше 64 байт, не считая преамбулы) и такие кадры отбрасывает.

Коллизии являются нормальным, хотя и нежелательным явлением в сети Ethernet. Метод CSMA/CD хорошо работает лишь при общей загрузке канала (среды передачи) до 30 %. При большей загрузке коллизии приводят к прогрессирующей деградации производительности, что является слабым местом технологии Ethernet. Ethernet допускает наличие в одном сегменте сотен (даже тысяч) узлов, при их высокой активности разумный размер домена коллизий - группы узлов, связанных общей средой (кабелями и повторителями), -- ограничен лишь несколькими десятками узлов.

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

В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптоволокну и еще через два года для передачи по витой паре. В настоящее время наибольшей популярностью пользуются Ethernet-платы 100 Мбод (100-мегабитовая Ethernet), а в некоторых случаях применяются более новые платы 1000 Мбод (или гигабитовая Ethernet). Разрабатываются также Ethernet-карты 10 Гбод.

Ethernet-сети различаются не только по скорости обмена данными, но и по типу кабеля. Для соединения устройств применяются коаксиальные кабели (в некоторых типах 10 мегабитовых Ethernet-сетей), витые пары (во всех 100-мегабитовых Ethernet-сетях, а также в некоторых типах 10-мегабитовых и гигабитовых Ethernet-сетей) и волоконно-оптические кабели (в некоторых типах гигабитовых Ethernet-сетей). Витые пары обеспечивают соединение на расстоянии до 100 метров (обычно такое соединение устанавливается между компьютером и концентратором либо коммутатором). Волоконно-оптические соединения допускают обмен данными на расстоянии до 5 километров.

Технология Gigabit Ethernet со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с разработана для ускорения передачи данных. Однако повышение скорости на порядок при сохранении всех пропорций предыдущих технологий привело бы к сужению диаметра домена коллизии до неприемлемого размера -- 0,26 мкс задержки соответствует примерно 50 м кабеля, а еще задержку вносит и повторитель. По этой причине минимально допустимый размер кадра, определяющий максимально допустимую задержку передачи, был увеличен до 512 байт. С учетом задержек в повторителе и адаптерах диаметр домена коллизий может достигать 200 м, то есть вписываться в стандартную концепцию построения СКС.

Допустимые размеры сети Ethernet определяются рядом факторов:

- Ограничения на длину кабельного сегмента, связанные с затуханием и искажением формы сигнала: 10Base5 -- 500 м, 10Base2 -- 185 (300) м, 10BaseT/100BaseTX/100BaseT4 - 100 м.

- Ограничение на количество узлов в домене коллизий: не более 1024.

- Ограничение на количество повторителей между любой парой узлов: Ethernet -- 4, Fast Ethernet -- 1 или 2, Gigabit Ethernet -- 1.

Преимущества: относительная дешевизна оборудования, большая пропускная способность сети, легкость подключения новых узлов.

Недостатки: при росте нагрузки полезная пропускная способность сети резко падает (из-за увеличения количества коллизий).

Token Ring (маркерное кольцо). В течение многих лет технология Token Ring, разработанная IBM, была главным конкурентом Ethernet, однако начиная с 1990 г. преимущество Ethernet стало очевидным. Большинство карт Token Ring поддерживают скорость обмена до 16 Мбод, но в настоящее время появились модели 100 Мбод. Максимальное расстояние между устройствами в сети Token Ring составляет 150-300 метров. Кольцевая логическая топология, как правило, реализуется на основе физической звезды, в центре которой находится устройство MSAU (Multi-Station Access Unit -- многостанционное устройство доступа). В любой момент времени передачу данных может вести только одна станция, захватившая маркер доступа (token). При передаче данных в заголовке маркера делается отметка о занятости, и маркер превращается в обрамление начала кадра. Остальные станции побитно транслируют кадр от предыдущей (upstream) станции к последующей (downstream). Станция, которой адресован текущий кадр, сохраняет его копию в своем буфере для последующей обработки и транслирует его далее по кольцу, сделав отметку о получении. Таким образом, кадр по кольцу достигает передающей станции, которая удаляет его из кольца (не транслирует дальше). Когда станция заканчивает передачу, она помечает маркер как свободный и передает его дальше по кольцу. Время, в течение которого станция имеет право пользоваться маркером, регламентировано. Захват маркера осуществляется на основе приоритетов, назначаемых станциям. За порядком в кольце следит активный монитор AM (Active Monitor) -- одна из станций в сети, взявшая на себя эти функции. За активным монитором слепят резервные -- остальные станции сети, всегда готовые взять на себя функции активного. Основное преимущество Token Ring -- заведомо ограниченное время ожидания обслуживания узла (и отличие от Ethernet, не возрастающее при увеличении трафика), обусловленное детерминированным методом доступа и возможностью управления приоритетом. Топологические ограничения гораздо мягче, чем в Ethernet, -- в одном кольце могут находиться станции, удаленные друг от друга на километры (медный кабель) и даже десятки километров (оптика). Встроенные функции управления и самовосстановления без дополнительных средств придают сети надежность более высокую, чем у обычных сетей Ethernet. Архитектура позволяет строить сети произвольной конфигурации (ячеистые) -- с избыточными связями, используемыми для повышения пропускной способности и надежности -- с применением обычных коммутаторов второго уровня. Расплатой за эти преимущества является сложность реализации адаптеров сети, обусловливающая высокую цепу оборудования. Кольцевая сеть строится на основе концентраторов (хабов) MSAU.

Преимущества: надежность и безопасность, гарантированная доставка сообщений, при передачи данных не возникает потери сигнала, не возникает коллизий, простота коммуникационного оборудования локальной сети.

Недостатки: необходимы дорогостоящие устройства доступа к сети, высокая сложность технологии реализации сети, высокая стоимость (160-200% от Ethernet), отказ одного узла может привести к неработоспособности всей сети, добавление/удаление узла вынуждает разрывать сеть;

FDDI и CDDI. FDDI (Fiber Distributed Data Interface -- волоконно-оптический интерфейс распределенных данных) и CDDI (Copper Distributed Data Interface -- "медный" интерфейс распределенных данных) предназначены для создания сетей со скоростью обмена информацией порядка 100 Мбод. Преимущество FDDI перед 10 мегабитовой Ethernet состоит в том, что данная технология обеспечивает связь на расстоянии до 2 километров. Гигабитовая Ethernet с передачей данных по волоконно-оптическому кабелю обеспечивает дальность до 5 километров. Логическая топология -- кольцо (двойное), метод доступа -- детерминированный, с передачей маркера (token passing). Маркер доступа передается от станции к станции по кольцу, правом на передачу данных обладает станция, захватившая маркер. При единственности маркера в кольце может одновременно продвигаться множество кадров. Технология обеспечивает передачу синхронного и асинхронного трафика. Для передачи синхронного трафика на этапе инициализации кольца определяется полоса пропускания, отводимая каждой станции для передачи. Для асинхронного трафика может отводиться вся остающаяся полоса пропускания кольца. Реальная пропускная способность кольца может достигать 95 Мбит/с, но при значительных задержках в обслуживании. При минимизации задержек пропускная способность может падать и до 20 Мбит/с. Максимальное количество станций в сети -- до 500 с двойным кольцом и до 1000 с одинарным, расстояние между станциями до 2 км при многомодовом и до 45-60 км при одномодовом кабеле, длина двойного кольца до 100 км, одинарного -- до 200 км. Технологию FDDI можно рассматривать как развитие Token Ring, направленное на повышение производительности, отказоустойчивости и увеличения размеров сети как по количеству узлов, так и по расстоянию. Повышение отказоустойчивости достигается за счет применения двух колец -- вторичное (резервное) кольцо замыкает цепочку станций в случае обрыва (отказа) пинии связи между парой соседних станций или отказа станции. Технология FDDI относительно легко интегрируется с Ethernet и Token Ring, благодаря ему ее широко используют в качестве высокоскоростной магистрали для этих технологий. Цена оборудования высокая, что не позволяет применять данную технологию для рядовых рабочих мест. Хотя FDDI считается технологией локальных сетей, в основном она применяется для высокоскоростных магистралей (backbone) кампусных и городских сетей. FDDI используется и для объединения больших и мини-компьютеров, мощных рабочих станций, подключения периферии с интенсивным обменом.

Преимущества: высокая отказоустойчивость, очень высокая скорость передачи, большая протяженность(кольцо может быть окружностью до 200 км. и включать до 1000 устройств).

Недостатки: высокая стоимость.

1.2 Альтернативные сетевые технологии

LocalTalk. Для компьютеров Macintosh компания Apple разработала сетевую технологию, включающую протоколы как аппаратного (LocalTalk), так и программного (AppleTalk) уровня. Для взаимодействия с сетями LocalTalk были разработаны устройства х86; некоторые из них поддерживает система Linux. Максимальная скорость обмена данными в сети LocalTalk составляла 2 Мбод.

ARCnet - в основном используется в специальных целях, например, для подключения охранных устройств или для сбора результатов научных экспериментов. Устройства ARCnet обеспечивают скорость обмена от 19 Кбод до 10 Мбод. Соединение устройств осуществляется с помощью коаксиального кабеля, витой пары или волоконно-оптического кабеля.

HIPPI. HIPPI (High Performance Parallel Interface -- высокопроизводительный параллельный интерфейс) обеспечивает скорость обмена данными 800 или 1600 Кбод. При соединении с помощью витой пары максимальная дальность составляет до 25 метров, многорежимное волоконно-оптическое соединение обеспечивает дальность до 300, а однорежимное волоконно-оптическое соединение -- до 10 километров.

Fiber Channel. Данный тип сетевого интерфейса поддерживает как волоконно-оптическое соединение, так и соединение с помощью обычного кабеля и обеспечивает скорость передачи данных 133-1062 Мбод. При использовании волоконно-оптического кабеля максимальная дальность составляет до 10 километров.

Вывод: Для построения сети выберем технологию Ethernйt - самую распространенную на сегодняшний день технологию локальных сетей благодаря легкости развертывания сети, невысокой стоимости оборудования, возможности масштабирования.

Раздел 2. Выбор технических средств

2.1 Основные понятия

Оборудование сетей подразделяется на активное -- интерфейсные карты компьютеров, повторители, концентраторы и т. п. и пассивное -- кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и т. п. Кроме того, имеется вспомогательное оборудование -- устройства бесперебойного питания, кондиционирования воздуха и аксессуары -- монтажные стойки, шкафы, кабелепроводы различного вида. С точки зрения физики, активное оборудование -- это устройства, которым необходима подача энергии для генерации сигналов, пассивное оборудование подачи энергии не требует.

Поток информации, передаваемый по сети, называют сетевым трафиком. Трафик кроме полезной информации включает и служебную ее часть -- неизбежные накладные расходы на организацию взаимодействия узлов сети. Пропускная способность линий связи, называемая также полосой пропускания (bandwidth), определяется как количество информации, проходящей через линию за единицу времени.

Локальные сети состоят из конечных устройств и промежуточных устройств, соединенных кабельной системой. Определим некоторые основные понятия.

· Узлы сети (nodes) -- конечные устройства и промежуточные устройства, наделенные сетевыми адресами. К узлам сети относятся компьютеры с сетевым интерфейсом, выступающие в роли рабочих станций, серверов или в обеих ролях; сетевые периферийные устройства (принтеры, плоттеры, сканеры); сетевые телекоммуникационные устройства (модемные пулы, модемы коллективного использования); маршрутизаторы.

· Кабельный сегмент -- отрезок кабеля или цепочка отрезков кабелей, электрически (оптически) соединенных друг с другом, обеспечивающие соединение двух или более узлов сети.

· Сегмент сети (или просто сегмент) -- совокупность узлов сети, использующих общую (разделяемую) среду передачи. Применительно к технологии Ethernet это совокупность узлов, подключенных к одному коаксиальному кабельному сегменту, одному хабу (повторителю), а также к нескольким кабельным сегментам и/или хабам, связанным между собой повторителями. Применительно к Token Ring это одно кольцо.

· Сеть (логическая) -- совокупность узлов сети, имеющих единую систему адресации третьего уровня модели OSI. Примерами могут быть IPX-сеть, IP-сеть. Каждая сеть имеет свой собственный адрес, этими адресами оперируют маршрутизаторы для передачи пакетов между сетями. Сеть может быть разбита на подсети (subnet), но это чисто, организационное разделение с адресацией на том же третьем уровне. Сеть может состоять из множества сегментов, причем один и тот же сегмент может входить в несколько разных сетей.

2.2 Активное сетевое оборудование

Связь между конечными узлами, подключенными к различным кабельным и этическим сегментам, обеспечивается промежуточными системами -- активными коммуникационными устройствами. Эти устройства имеют не менее двух портов (интерфейсов). По уровням модели OSI, которыми они пользуются, эти устройства классифицируются следующим образом:

· Повторитель (repeater) -- устройство физического уровня, позволяющее преодолевать топологические ограничения кабельных сегментов. Информация из одного кабельного сегмента в другой передается побитно, анализ информации не производится.

· Мост (bridge) -- средство объединения сегментов сетей, обеспечивающее передачу кадров из одного сегмента в другой (другие). Кадр, пришедший из одного сегмента, может быть передан (forwarding) в другой или отфильтрован (filtering). Мост MAC-подуровня (MAC Bridge) позволяет объединять сегменты сети в пределах одной технологии. Мост LLC-подуровня (LLC Bridge), он же транслирующий мост (translating bridge), позволяет объединять сегменты сетей и с разными технологиями (например, Ethernet--Fast Ethernet, Ethernet--Token Ring, Ethernet-FDDI).

· Коммутатор (switch) второго уровня выполняет функции, аналогичные функциям мостов, но используется для сегментации -- разбиения сетей на мелкие сегменты с целью повышения пропускной способности. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора.

· Маршрутизатор (router) работает на 3-м уровне и используется для передачи пакетов между сетями. Маршрутизаторы ориентируются на конкретный протокольный стек (TCP/IP, IPX/SPX, AppleTalk); мультипротокольные маршрутизаторы могут обслуживать несколько протоколов. В отличие от повторителей и мостов/коммутаторов, присутствие маршрутизатора известно узлам сетей, подключенных к его интерфейсам. Каждый порт маршрутизатора имеет свой сетевой адрес, на этот адрес узлы посылают пакеты, предназначенные узлам других сетей. Маршрутизатор должен для каждого поступающего пакета решить -- отфильтровать его или передать на какой-то другой порт. Как и мосты, маршрутизаторы решают эту задачу с помощью специальной таблицы -- таблицы маршрутизации, в которой содержится информация об IP-адресах и масках (под)сетей, подключенных к каждому его порту, а также список соседних маршрутизаторов. По этой таблице маршрутизатор определяет, на какой порт нужно передавать пакет, чтобы он достиг нужной подсети (не обязательно сразу). Если сеть содержит петли, в таблицах маршрутизации может быть несколько записей на одну подсеть, описывающих разные возможные маршруты. Заполнение этих таблиц может осуществляться как динамически (например, с помощью протокола RIP или OSPF), так и статически (вручную). Каждый порт маршрутизатора рассматривается, как отдельный узел сети. Другие узлы должны знать его адрес и направлять пакеты для передачи в другие подсети на этот адрес, а не просто выдавать их в канал (как при прозрачных мостах). Настройка самих маршрутизаторов всегда выполняется явно. При этом возможны выбор оптимальных маршрутов и балансировка нагрузки маршрутизаторов. Хороший маршрутизатор - дорогостоящее устройство ос сложной настройкой. Поэтому маршрутизаторы по возможности заменяют коммутаторами с поддержкой локальной сети.

· Коммутатор третьего уровня (L3 switch) решает задачи, близкие задачам маршрутизаторов, и ряд других (построение виртуальных локальных сетей) с более высокой производительностью. В настоящее время коммутаторы стали «забираться» и на 4-й уровень.

· Сетевой концентратор или Хаб -- сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. В настоящее время почти не выпускаются -- им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети называется сетевой платой (или сетевой адаптер). Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети -- компьютере. Сетевой адаптер совместно с драйвером выполняют две операции: передачу и прием кадра. В зависимости от того, какой протокол реализует адаптер, адаптеры делятся на Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д. В сетевых адаптерах реализована конвейерная схема обработки кадров, то есть процессы приема кадра из оперативной памяти компьютера и передачи его в сеть совмещаются во времени. Таким образом, после приема нескольких первых байтов кадра начинается их передача. Это существенно (на 25-55 %) повышает производительность цепочки оперативная память -- адаптер -- физический канал -- адаптер -- оперативная память.

2.3 Пассивное сетевое оборудование. Типы сетевых носителей

К пассивному оборудованию сетей относятся кабели, разнообразные соединители и средства преобразования характеристик (переходники), включаемые между разнотипными кабелями и/или соединителями. Пассивное оборудование в основном определяется средой передачи данных. Традиционной и наиболее широко распространенной физической средой передачи информации в сетях являются кабели. Альтернативой кабелю являются беспроводная (wireless) связь с помощью инфракрасного излучения и радиосвязь, но эти виды связи по ряду причин пока что используются весьма ограниченно.

Коаксиамльный камбель -- вид электрического кабеля. Состоит из двух цилиндрических проводников, вставленных один в другой. Чаще всего используется центральный медный проводник, покрытый пластиковым изолирующим материалом, поверх которого идёт второй проводник -- медная оплётка или алюминиевая фольга с оплёткой из медных лужёных проволок.

Витамя памра -- вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token Ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения локальных сетей. Причинами перехода от коаксиального кабеля на витую пару были:

· возможность работы в дуплексном режиме; (то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию);

· низкая стоимость кабеля "витой пары";

· более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей: скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. Ограничение на длину кабеля между устройствами (компьютер-свитч, свитч-компьютер, свитч-свитч) -- 100 м. Ограничение хаб-хаб -- 5 м. Кабель категории 6 применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 1000 Мбит/с; добавлен в стандарт в июне 2002 года; 70 % установленных сетей в 2004 году, использовали кабель категории CAT6. Кабель категории 6А состоит из 4 пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10 Гигабит/с и планируется использовать его для приложений, работающих на скорости до 40 Гигабит/с; добавлен в стандарт в феврале 2008 года. Кабель категории 7 обеспечивает скорость передачи данных до 100 Гбит/с.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя. Кабели совместно с соединительной аппаратурой -- разъемными и/или неразъемными соединителями, называемыми коннекторами -- образуют кабельную линию. Для использования кабель должен быть оконцован (terminated, что иногда переводят как «закончен») -- соответствующим образом подготовленный (разделанный) конец закрепляется в соединителе (коннекторе). Разъем RJ-45 предназначен для подключения ПК к сетям на витой паре, к которым относятся сети 10Base-T, 100Base-TX, 100Base-T4, а также 1000Base-T. Количество соединений в канале должно быть минимальным. В телекоммуникационных помещениях рекомендуется схема непосредственного подключения (interconnection), без кросс-панели. В горизонтальной кабельной системе исключается соединение двух кусков кабелей в одной линии в точке перехода (ТР) или консолидации (СР).

Cетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано концентратором от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

Оптоволоконная связь

Оптоволокно -- это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Оптоволокно может быть использовано как средство для дальней связи и построения компьютерной сети, вследствие своей гибкости, позволяющей даже завязывать кабель в узел. Несмотря на то, что волокна могут быть сделаны из прозрачного пластичного оптоволокна или кварцевого волокна, волокна, использующиеся для передачи информации на большие расстояния, всегда сделаны из кварцевого стекла, из-за низкого оптического ослабления электромагнитного излучения. В связи используются многомодовые и одномодовые оптоволокна; многомодовое оптоволокно обычно используется на небольших расстояниях (до 500 м), а одномодовое оптоволокно -- на длинных дистанциях. Из-за строгого допуска между одномодовым оптоволокном, передатчиком, приемником, усилителем и другими одномодовыми компонентами, их использование обычно дороже, чем применение мультимодовых компонентов.

Оптоволокно имеет высокую пропускную способность, исчисляемую гигабитными в секунду, и малые потери сигнала. По сравнению с медью допускает большую длину сегментов (участков кабеля без промежуточного активного оборудования), исчисляемую километрами. Оптоволокно безопасно с точки зрения применения во взрывоопасной среде. Оптоволоконный кабель практически нечувствителен к электромагнитным помехам (кроме сверхмощных, возникающих при ядерном взрыве) и сам не является источником помех. Оптоволоконная связь обеспечивает высокую защищенность информации от несанкционированного доступа. Для съема информации необходимо физическое подключение к волокну -- врезка ответвителя, которую затруднительно осуществить незаметно. Однако стоимость такого соединения высока.

2.4 Выбор технических средств

Для организации сетевой технологии Fast Ethernet понадобится следующее оборудование:

§ Сетевые Ethernet-адаптеры (по количеству компьютеров).

Например,

D-Link DGE-528T - высокопроизводительный PCI- адаптер Gigabit Ethernet с медным портом 10/100/1000Mбит/с для настольных компьютеров. Устанавливаемый в персональный компьютер и снабженный PCI-слотами расширения, этот адаптер позволяет подключить персональный компьютер к рабочим станциям Gigabit Ethernet или серверам, работающим на скорости 2000Мбит/с в режиме полного дуплекса. Благодаря возможности работы в режиме полнодуплексного Gigabit Ethernet, этот сетевой адаптер предоставляет компьютеру возможность работы в сети на скорости 2000 Мбит/с с использованием существующей кабельной системы на основе UTP Cat 5. Являясь недорогой альтернативой решению на оптике, этот адаптер позволяет быстро увеличить скорость передачи данных до Gigabit Ethernet, не требуя прокладки новых, дорогих оптических кабелей. Адаптер поддерживает автоопределение скоростей 10/100/1000Mбит/с и полу/полнодуплексного режима работы.

§ Коннекторы RJ-45 (в два раза больше, чем количество компьютеров).

§ В качестве кабельной системы выберем витую пару категории 5е или выше.

§ Коммутаторы (с количеством портов больше, чем количество узлов) для подключения узлов. Для первой сети выберем один 8-портовый хаб, два 16-портовых, один 24-портовый и один 32-портовый коммутатор. Для второй сети выберем три 16-портовых коммутатора, один 24-портовый и один 32-портовый коммутатор. Например, выберем коммутаторы компании D-Link:

а). Неуправляемый коммутатор 2-го уровняDES-1016R+ монтируемый в стройку (19^//) коммутатор, предназначен для рабочих групп. Каждый имеет 16 портов 10/100 для подключения 16 рабочих станций, серверов или другого активного сетевого оборудования.

- Коммутатор 2 уровня

- 16 портов 10/100Mbps

- IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet

- IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

- IEEE 802.3u 100BASE-FX Fast Ethernet - при установка дополнительного модуля

- IEEE 802.3x Flow Control

- ANSI/IEEE 802.3 Nway автоопределение скорости портов

- Поддержка полу-/полного дуплекса на любом порту

- Автоматическая коррекция полярности подключения портов

- Автоопределение MDI/MDIX

- Динамическое выделение буфера RAM на порт

- Слот расширения для дополнительного модуля 2 оптических порта 100Mbps

- Установочный размер 19" для монтажа в стойку, высота 1 U

- FCC Class A, CE Clase A, C-Tick, VCCI Class A, BSMI Class A

- UL (UL1950), CSA (CSA950), TUV/GS (EN60950)

- Метод коммутации : Store and Forward

- Таблица MAC-адресов : 4K на устройство

- RAM буфер -768kB на устройство- 2,6 Gbps пропускная способность внутренней магистрали

- Пропускная способность при фильтрации пакетов Ethernet : 14,880 pps на порт

- Пропускная способность при фильтрации пакетов Fast Ethernet: 148,800 pps на порт

- Размер RAM буфера : 256KB на 8 портов

Любой порт может просто подключен к серверу, концентратору используя стандартный прямой кабель витой пары. Увеличение количества портов легко осуществляется каскадированием несколькольких коммутаторов вместе посредством любых портов стандартным прямым кабелем витой пары. Каждый коммутатор имеет незанятый слот для установки 2 дополнительных оптических портов Fast Ethernet с целью подключения 2 серверов или каскадирования коммутаторов на расстоянии до 2 км по оптическому кабелю.

б). Неуправляемый коммутатор 2 уровня DES-1024D 10/100Mbps разработан для повышения производительности рабочих групп и обеспечения высокого уровня гибкости при построении сети. Мощный, но простой в использовании, этот коммутатор позволяет пользователям легко подключаться к любому порту как на скорости 10Mbps, так и 100Mbps для увеличения полосы пропускания, уменьшения времени отклика и обеспечения требованиям по высокой загрузке. Коммутатор имеет 24 порта 10/100Mbps, позволяя рабочим группам гибко совмещать Ethernet и Fast Ethernet. Эти порты обеспечивают определение скорости и автоматически переключаются как между 100BASE-TX и 10BASE-T, так и между режимами полного или полудуплекса.

Все порты поддерживают контроль за передачей трафика - flow control. Эта функции минимизирует потерю пакетов, передавая сигнал коллизии, когда буфер порта полон.

Все порты поддерживают автоопределение подключения MDI/MDIX. Эта возможность коммутатора устраняет необходимость использования «обратных» кабелей или uplink-портов. Любой порт может быть подключен к серверу, концентратору или коммутатору, используя обычный «прямой» кабель.

Имея порта 24 plug-and-play, коммутатор является идеальным выбором для рабочих групп для увеличения производительности между рабочими станциями и серверами. Порты могут быть подключены к серверам в режиме полного дуплекса либо к концентратору в режиме полудуплекса.

Обладая низкой стоимостью подключения за порт, коммутатор может использоваться для прямого подключения рабочих станций. Это устраняет узкие места в сети и предоставляет каждой рабочей станции выделенную полосу пропускания.

в). Неуправляемый коммутатор DES-1034G с высокой плотностью портов 10/100Мбит/с Ethernet идеально подходит для эффективного по стоимости подключения рабочих групп. Снабженный 32 портами 10/100 Мбит/с Ethernet, 2 гигабитными портами 1000Base-T .



Характеристики:

- IEEE 802.3 10Base-T Ethernet

- IEEE 802.3u 100Base-TX Fast Ethernet

- IEEE 802.3ab 1000Base-T Gigabit Ethernet

- Автоопределение скорости Nway ANSI/IEEE 802.3

- Управление потоком IEEE 802.3x

- 32 порта 10/100Base-TX с автоматическим определением полярности MDI/MDIX

- 2 гигабитных порта 10/100/1000Base-T с автоматическим определением полярности MDI/MDIX

- Ethernet/Fast Ethernet: дуплекс/полудуплекс

- Gigabit: дуплекс

- Коммутационная матрица 13,6 Гбит/с

- Таблица МАС-адресов: 8К записей на устройство

- Автоматическое обновление МАС-адресов

- Буфер RAM 3,2 Мбит на устройство Скорость фильтрации/пересылки пакетов:

- 10 Base-T: 14 880 pps на каждом порту

- 100 Base-TX: 148 809 pps на каждом порту

- Gigabit: 1 488 090 pps на каждом порту

г). В качестве хаба для подсети из 4 узлов выберем концентратор D-link DSA-3110:

Базовая скорость передачи данных: 10/100 Мбит/сек, количество портов: 7, NAT, DHCP-сервер (Dynamic Host Configuration Protocol), Web-интерфейс (т.е. возможность с помощью WEB-браузера управлять работой сетевого устройства), поддержка VPN , т.е. возможность маршрутизатора пропускать данные, созданные с помощью протоколов VPN, возможность организовывать VPN-туннели, скорость передачи данных между базовыми портами - 10/100 Мбит/сек.

§ В качестве магистрали выберем полнодуплексный Ethernet-коммутатор с портом на 1 Гбит/сек, с дополнительным комбо-портом для подключения оптоволокна 1000BASE-SX/LX mini GBIC. Например, DGS-3627 - управляемый коммутатор уровня 3 серии xStack с 20 портами 10/100/1000Base-T + 4 комбо-портами 1000Base-T/Mini GBIC.

Коммутаторы нового поколения серии xStack DGS-3600 предоставляют сетям крупных предприятий и предприятий малого и среднего бизнеса (SMB) высокую производительность, гибкость, безопасность, многоуровневое качество обслуживания (QoS) и возможность подключения резервного источника питания. Коммутаторы обеспечивают высокую плотность гигабитных портов для подключения рабочих мест, оснащены слотами SPF для гибкого подключения по оптике, слотами для установки модулей расширения с портами 10 Gigabit Ethernet и поддерживают расширенные функции программного обеспечения. Коммутаторы можно использовать в качестве устройств уровня доступа подразделений или в ядре сети для создания многоуровневой сетевой структуры с высокоскоростными магистралями и централизованным подключением серверов. Провайдеры услуг могут также использовать преимущества коммутаторов с высокой плотностью портов SFP для формирования ядра оптической сети (FTTB). Каждый порт поддерживает работу в дуплексном режиме, обеспечивая суммарную пропускную способность 20 Гбит/с, и передает данные по экономичному коаксиальному кабелю. Это позволяет обеспечить не только высокую пропускную способность стека, но и возможность управления расходами, добавляя дополнительные порты 10 GE по мере необходимости. Для повышения производительности и безопасности коммутаторы серии DGS-3600 обеспечивают расширенную поддержку VLAN, включая GARP/GVRP и 802.1Q. Для поддержки объединенных приложений, включая VoIP, ERP и видеоконференций, широкий набор функций QoS/CoS 2/3/4 уровней гарантирует, что критичные к задержкам сетевые сервисы будут обслуживаться в приоритетном режиме. Для предотвращения загрузки центрального процессора обработкой вредоносного широковещательного трафика, генерируемого злоумышленниками или обусловленного вирусной активностью, коммутаторы серии DGS-3600 предоставляют функцию D-Link Safeguard Engine, позволяющую повысить надежность и доступность сети. Благодаря поддержке функции контроля полосы пропускания для каждого порта можно устанавливать лимиты, гарантируя определенный уровень обслуживания для конечных пользователей. Функция управления полосой пропускания для каждого потока позволяет настраивать типы обслуживания на основе определенных IP-адресов или протоколов.

локальный сеть windows linux

Раздел 3. Логический расчет сети

3.1 Адресация в сети

Передача данных в Интернете основана на принципе коммутации пакетов, в соответствии с которым поток данных, передаваемых от одного узла к другому, разбивается на пакеты, передающиеся в общем случае через систему коммуникаций и маршрутизаторов независимо друг от друга и вновь собирающиеся на приемной стороне. За это отвечают протоколы TCP/IP. Информация в TCP/IP передается пакетами со стандартизованной структурой, называемыми IP-дейтаграммами (IP Datagram), имеющими поле заголовка (IP Datagram Header) и поле данных (IP Datagram Data). Конечные узлы -- отправители и получатели информации, называются хостами (host), промежуточные устройства, оперирующие IP-пакетами (анализирующие и модифицирующие информацию IP-заголовков), называют шлюзами (gateway).

...