Проектирование информационной сети кампуса

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Задание

1. Основные характеристики и логическая структуризация

2. Структура и топология

3. IP адреса

4. DNS-имена

Заключение

Список литературы

Введение

сеть информационный кабельный адрес

В рамках текущего проекта, фактически, требовалось разработать сеть кампуса, которая, однако, имеет выход во внешнюю среду. Сети кампуса объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах одного здания или в пределах одной территории. Сеть разрабатывалась на основе структурированной кабельной системы - набора коммутационных элементов, а также методики их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях. Разработанная сеть является логически структурированной.

Задание

Замечание 1: один из отделов расположен территориально на верхнем и нижнем этажах здания в разных (противоположных) углах. Размеры единичной условной комнаты 6Ч4 м. Высота этажа 3 метра.

Замечание 2: следует помнить, что стоимость прокладки линии стоит в 2-3 раза больше стоимости кабеля (что лучше много кабеля, лишний концентратор, или дополнительная сетевая карта?).

Замечание 3: Считать, что имеется единый центр администрирования сети.

Замечание 4: При выборе метода выхода в глобальную сеть учитывать количество пользователей и экономическую целесообразность покупки большого числа IP-адресов.

Замечание 5: Прорисовка структуры информационной сети в любом графическом пакете. Следует учитывать свойства симметрии топологии сети.

Замечание 6: Остальные параметры выбираются произвольно

Индивидуальные требования:

Число зданий - 2;

Расстояние между зданиями - 1 км;

Количество этажей у здания (3м высота этажа) - 3;

Длина здания - 50 м;

Ширина здания - 11 м;

Число отделов - 12;

Число групп в отделе - 8;

Число компьютеров в группе - 6;

Необходимость выхода во внешнюю среду -50/50;

Компьютеры отделов поддерживают технологию - Fast Ethernet;

Имеется коммуникационное оборудование на уровне отдела - Коммутатор/8;

Имеется и проведены по коридору кабели категории - UTP 5.

1.Основные характеристики и логическая структуризация

Примем, что информационное пространство организации должно удовлетворять повышенным требованиям безопасности.

В данном проекте в условии задания кабели по коридорам протянуты не были. Поэтому, так как компьютеры должны поддерживать технологию Fast Ethernet, то наиболее разумно протянуть кабели UTP5, т.к. они разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов на небольших расстояниях, сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации .В соответствии с этим логично выбрать следующую кабельную систему внутри рабочих групп как: UTP5 стандарт 100 Base - TX.

Кабель UTP категории 5

Кабель предназначен для горизонтальной прокладки в локальных сетях и других структурированных кабельных системах.

Позволяет работать с приложениями для передачи данных сетях Ethernet 100BaseTX, 10BaseT, Token Ring.

Особенностями конструкции: высокая механическая прочность к растягивающим и сдавливающим усилиям, а также влагостойкость и расширенный диапазон рабочих температур. Защита кабеля от влаги обеспечивается применением полиэтиленовой оболочки.

Структурирование кабельной системы

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи данных новой технологии Fast Ethernet не попал. Это общая тенденция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиальный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой полосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе.

Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети l0Base-T/l0Base-F. Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet.

Тем не менее это обстоятельство не очень препятствует построению крупных сетей на технологии Fast Ethernet. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (адаптер - коммутатор или коммутатор - коммутатор). Поэтому при создании магистралей локальных сетей большой протяженности технология Fast Ethernet также активно, применяется, но только в полнодуплексном варианте, совместно с коммутаторами.

Основой любой информационной сети без условно считается кабельная система. Типичная иерархическая структура структурированной кабельной системы включает:

- горизонтальные подсистемы (в пределах этажа);

- вертикальные подсистемы (внутри здания);

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

Горизонтальная подсистема соединяет кроссовый шкаф этажа с розетками пользователей. Подсистемы этого типа соответствуют этажам здания. Вертикальная подсистема соединяет кроссовые шкафы каждого этажа с центральной аппаратной здания. Следующим шагом иерархии является подсистема кампуса, которая соединяет несколько зданий с главной аппаратной всего кампуса. Эта часть кабельной системы обычно называется магистралью (backbone).

Использование структурированной кабельной системы вместо хаотически проложенных кабелей дает предприятию много преимуществ:

Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети, организации локальной телефонной сети, передачи видеоинформации и даже передачи сигналов от датчиков пожарной безопасности или охранных систем. Это позволяет автоматизировать многие процессы контроля, мониторинга и управления хозяйственными службами и системами жизнеобеспечения предприятия.

Увеличение срока службы. Срок морального старения хорошо структурированной кабельной системы может составлять 10-15 лет.

Уменьшение стоимости добавления новых пользователей и изменения их мест размещения. Известно, что стоимость кабельной системы значительна и определяется в основном не стоимостью кабеля, а стоимостью работ по его прокладке. Поэтому более выгодно провести однократную работу по прокладке кабеля, возможно, с большим запасом по длине, чем несколько раз выполнять прокладку, наращивая длину кабеля. При таком подходе все работы по добавлению или перемещению пользователя сводятся к подключению компьютера к уже имеющейся розетке.

Возможность легкого расширения сети. Структурированная кабельная система является модульной, поэтому ее легко расширять. Например, к магистрали можно добавить новую подсеть, не оказывая никакого влияния на существующие подсети. Можно заменить в отдельной подсети тип кабеля независимо от остальной части сети. Структурированная кабельная система является основой для деления сети на легко управляемые логические сегменты, так как она сама уже разделена на физические сегменты.

Обеспечение более эффективного обслуживания. Структурированная кабельная система облегчает обслуживание и поиск неисправностей по сравнению с шинной кабельной системой. При шинной организации кабельной системы отказ одного из устройств или соединительных элементов приводит к трудно локализуемому отказу всей сети. В структурированных кабельных системах отказ одного сегмента не действует на другие, так как объединение сегментов осуществляется с помощью концентраторов. Концентраторы диагностируют и локализуют неисправный участок.

Надежность. Структурированная кабельная система имеет повышенную надежность, поскольку производитель такой системы гарантирует не только качество ее отдельных компонентов, но и их совместимость.

Характерные черты для каждой подсистемы.

Горизонтальная подсистема:

Горизонтальная подсистема характеризуется очень большим количеством ответвлений кабеля, так как его нужно провести к каждой пользовательской розетке, причем и в тех комнатах, где пока компьютеры в сеть не объединяются. Поэтому к кабелю, используемому в горизонтальной проводке, предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений, а также удобству его прокладки в помещениях. На этаже обычно устанавливается кроссовая панель, которая позволяет с помощью коротких отрезков кабеля, оснащенного разъемами, провести перекоммутацию соединений между пользовательским оборудованием и концентраторами/коммутаторами.

Медный провод, в частности неэкранированная витая пара, является предпочтительной средой для горизонтальной кабельной подсистемы, хотя, если пользователям нужна очень высокая пропускная способность или кабельная система прокладывается в агрессивной среде, для нее подойдет и волоконно-оптический кабель. Коаксиальный кабель - это устаревшая технология, которой следует избегать, если только она уже широко не используется на предприятии. Беспроводная связь является новой и многообещающей технологией, однако из-за сравнительной новизны и низкой помехоустойчивости лучше ограничить масштабы ее использования неответственными областями.

При выборе кабеля принимаются во внимание следующие характеристики: полоса пропускания, расстояние, физическая защищенность, электромагнитная помехозащищенность, стоимость. Кроме того, при выборе кабеля нужно учитывать, какая кабельная система уже установлена на предприятии, а также какие тенденции и перспективы существуют на рынке в данный момент.

Вертикальная подсистема:

Кабель вертикальной (или магистральной) подсистемы, которая соединяет этажи здания, должен передавать данные на большие расстояния и с большей скоростью по сравнению с кабелем горизонтальной подсистемы. Теперь для этой цели все чаще используется оптоволоконный кабель.

Для вертикальной подсистемы выбор кабеля в настоящее время ограничивается тремя вариантами.

Оптоволокно - отличные характеристики пропускной способности, расстояния и защиты данных; устойчивость к электромагнитным помехам; может передавать голос, видеоизображение и данные. Но сравнительно дорого, сложно выполнять ответвления.

Толстый коаксиал - хорошие характеристики пропускной способности, расстояния и защиты данных; может передавать данные. Но с ним сложно работать, хотя специалистов, имеющих подобный опыт работы, достаточно много.

Широкополосный кабель, используемый в кабельном телевидении, - хорошие показатели пропускной способности и расстояния; может передавать голос, видео и данные. Но очень сложно работать и требуются большие затраты во время эксплуатации.

Применение волоконно-оптического кабеля в вертикальной подсистеме имеет рад преимуществ. Он передает данные на значительно большие расстояния без необходимости регенерации сигнала. Он имеет сердечник меньшего диаметра, поэтому может быть проложен в более узких местах. Так как передаваемые по нему сигналы являются световыми, а не электрическими, оптоволоконный кабель не чувствителен к электромагнитным и радиочастотным помехам, в отличие от медного коаксиального кабеля. Это делает оптоволоконный кабель идеальной средой передачи данных для промышленных сетей. Оптоволоконному кабелю не страшна молния, поэтому он хорош для внешней прокладки. Он обеспечивает более высокую степень защиты от несанкционированного доступа, так как ответвление гораздо легче обнаружить, чем в случае медного кабеля (при ответвлении резко уменьшается интенсивность света).

Выводы:

В моем варианте задания используется уже проложенный по коридорам кабель UTP пятой категории, следовательно, считаю правильным использовать его и при организации сети на уровнях отдела и рабочих групп. Для построения вертикальной подсистемы будем использовать оптоволоконный кабель. Для системы кампуса, так же оптоволокно

DNS и DHCP-сервер

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol -- протокол динамической конфигурации узла) -- это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.

Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:

Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (для Ethernet сетей это MAC-адрес) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.

Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым). Кроме того, клиент сам может отказаться от полученного адреса.

Некоторые реализации службы DHCP способны автоматически обновлять записи DNS, соответствующие клиентским компьютерам, при выделении им новых адресов.

DNS-сервер -- приложение, предназначенное для ответов на DNS-запросы по соответствующему протоколу. Также DNS-сервером могут называть хост, на котором запущено приложение.

2. Структура и топология

На уровне отдела имеются 8 портовые коммутаторы, кроме этого они должны удовлетворять следующим требованиям:

- работа в полнодуплексном режиме;

- поддерживать стандарт IEEE 802.3x;

- работать по алгоритму прозрачного моста - такие мосты незаметны для сетевых адаптеров конечных узлов, так как они строят самостоятельно специальную адресную таблицу, на основании которой можно решить, нужно передавать пришедший кадр в какой-либо другой сегмент или нет. Данный алгоритм позволяет использовать более дешевые коммутаторы, чем при маршрутизации от источника, упрощает управление потоками информации на уровне отдела (облегчит поддержание повышенного уровня безопасности), а так же позволяет кроме передачи кадров в рамках одной технологии транслировать протоколы локальных сетей;

- коммутация с буферизацией;

- обеспечивать возможность фильтрации трафика;

- поддерживать технологию VLAN на основе распознавания полей для маркировки принадлежности кадра виртуальной сети (сетевой протокол IP) (для изоляции рабочих групп);

Выбор оптоволокна для связей между зданиями основан на более долгом сроке службы его, по сравнению с UTP. MMF выбран, из-за более низкой цены, по сравнению с SMF, как самого кабеля, так и трансиверов.

Маршрутизатор должен удовлетворять следующим требованиям:

1) одношаговая маршрутизация по адаптивному алгоритму - при этом данная маршрутизация проводится с использованием масок;

2) иметь фиксированное число портов - так как используются более дешевые маршрутизаторы, и рост сети организации исключается;

3) поддержка сетевого протокола IP - так как организация имеет выход во внешнюю среду, то необходимо, чтобы маршрутизация была основана на протоколе IP;

4) поддержка технологии Fast Ethernet - позволяет не осуществлять коммутаторам переход между технологиями, что понижает их затраты;

5) защита от широковещательных штормов;

6) поддержка маршрутизации с использованием масок;

На уровне маршрутизатора администратор осуществляет контроль и управление обменом информации между отделами.

DNS и DHCP-сервером может являться персональный компьютер, с установленным специальным программным обеспечением, например OS Microsoft Windows 2000 Server.

Список оборудования и расчет линий связи:

- Кабель UTP5, для прокладки его по коридору, в качестве соединения концентраторов с коммутаторами.

Задан размер произвольной комнаты 6*4метра. Площадь 6*4=24. По заданию 1 рабочая группа включает в себя 6 компьютеров. Учитывая технику безопасности и зная, что на каждые 4 квадратных метра должно быть не больше 1 ПК

Посчитаем необходимую длину кабеля для соединения компьютеров в одной рабочей группе с концентратором: (3м+6м+1м)*6=60метров.

Все это умножили на 6 компьютеров группы.

Вся фирма, включает в себя 12 отделов, 8*12=96 рабочих групп.

60м*96 = 5760м - необходимо для соединения компьютеров с концентраторами внутри всех рабочих групп.

Также необходимо соединить используя тот же кабель UTP-5 все концентраторы с коммутаторами, соединяющими группы в отдел.

(3м +50м)*8=424м - в пределах одного отдела. 424*12=5088 - метров кабеля для связки внутри всех отделов.

5760м+5088м = 10848 метров кабеля UTP5.

- 12 коммутаторов (по одному на отдел);

- 576 компьютера (6 x 8 x 12 = 576).

- 2 маршрутизатора;

- 96 концентраторов;

- 1 ПК под DNS и DHCP-сервер;

- 12 трансиверов для перехода коммутаторов на MMF.

- Необходимо связать здания, проложив кабель ММF между маршрутизаторами, установленными на первых этажах каждого здания.

1 км + 25м+25 м+10м=1060м - кабеля MMF .

Топология:

Обозначения, принятые в рамках текущего курсового проекта:

Рисунок 1. Топология сети

Схемы расположения оборудования и линий связей

Схема 1 этажа

Рисунок 2. Схема 2 этажа

Рисунок 3. Схема 3 этажа

Рисунок 4. План соединения отдела

Рисунок 5. План соединения ПК в группе

Рисунок 6. План соединения между этажами

3. IP - адреса

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например, 128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса, а 10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.

Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая - к номеру узла, определяется значениями первых бит адреса. Значения этих бит являются также признаками того, к какому классу относится тот или иной IP-адрес.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) Сетей класса А немного, зато количество узлов в них может достигать 224, то есть 16 777 216 узлов.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В. В сетях класса В под номер сети и под номер узла отводится по 16 бит, то есть по 2 байта. Таким образом, сеть класса В является сетью средних размеров с максимальным числом узлов 216, что составляет 65 536 узлов.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С. В этом случае под номер сети отводится 24 бита, а под номер узла - 8 бит. Сети этого класса наиболее распространены, число узлов в них ограничено 28, то есть 256 узлами.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это значит, что данный адрес относится к классу Е, Адреса этого класса зарезервированы для будущих применений.

Большие сети получают адреса класса А, средние - класса В, а маленькие класса С.

Маска - это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность.

Возьмем, такие IP:

192.168.10.0/ 11000000.10101000.00001010.00000000

192.168.11.0/ 11000000.10101000.00001011.00000000

192.168.12.0/ 1000000.10101000.00001100. 00000000

192.68.13.0/11000000.01000100.00001101.00000000

Маска для маршрутизатора - 255.255.255.192/11111111.11111111.11111111.11000000

192.168.10.64 11000000.10101000.00001010.01000000- номер сети первого отдела

192.168.10.128 11000000.10101000.00001010.10000000- номер сети второго отдела

192.168.10.192 11000000 11000000 11001001 11000000 - номер сети третьего отдела

192.168.11.64 11000000 11000000 11001010 01000000 - номер сети четвертого отдела

192.168.11.128 11000000 11000000 11001010 10000000 - номер сети пятого отдела

192.168.11.192 11000000 11000000 11001010 11000000 - номер сети шестого отдела

..

192.168.13.192

Маска- 255.255.255.192

11111111.11111111.11111111.11110000

192.168.10.65 - номера компьютеров в отделе

192.168.10.66

192.168.10.67

192.168.10.68

192.168.10.69

4.DNS-имена

При наложении исходной маски класса C (255.255.255.0)

Используем домен company.ru

При наложении следующей маски (255.255.255.192) используем поддомен 1 уровня

otdel.cpmpany.ru

например (otdel1)

192.168.10.64 11000000.10101000.00001010.01000000

otdel2.company.ru

192.168.10.128 11000000 11000000 11001001 01000000

………………………

otdel2.ofis.ru

192.168.11.192 11000000.10101000.00001011.11000000

При наложении следующей маски (255.255.255.192) используем поддомен 2 уровня

user.otdel1.company.ru

192.168.10.65 11000000.10101000.00001010.01000001

……………………………

……………………………

Заключение

В процессе выполнения проекта была разработана сеть предприятия, полностью удовлетворяющая стандарту технологии Fast Ethernet. Сеть логически структурирована, что значительно упрощает её администрирование. Сеть соответствует требованиям повышенной информационной безопасности. Предложено соответствующее объему, требованиям повышенной безопасности, дефициту IP-адресов и логической структуризации пространство IP адресов. Предложена, основанная на нем схема маршрутизации с использованием масок. Исходя из адресного пространства и логической структуризации сети, предложена система DNS-имен. В итоге создана сеть, способна правильно работать, как в изолированной, так и в глобальной среде.

Список используемой литературы

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер - СПб.: Питер, 2001.

2.Конспект лекций по курсу «Информационные сети»

3. Таненбаум Э. Компьютерные сети: Пер. с англ.-СПб.:Питер.-2003.-1024 с

4. Ю. А. Головин Информационные сети: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки "Информац. системы" / Головин Ю.А., Суконщиков А.А., Яковлев С.А. - М.: Академия, 2011. - 384 с.

Размещено на www.allbest.

...