Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Аппаратные средства компьютерных сетей

дисциплина: ЭВМ и вычислительные системы

Введение

В настоящее время наблюдается быстрый рост компьютерных сетей и многообразие используемых аппаратно-программных средств, а также различных сред передачи данных.

Компьютерная сеть (КС) представляет собой сложную по структуре и составу техническую систему, в состав которой входит множество компонентов: кабельная система, активное сетевое оборудование, коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, сетевое оборудование, устанавливаемое на сервере и т.д. В процессе эксплуатации компьютерной сети в результате воздействия различных дестабилизирующих факторов могут накапливаться нарушения в отдельных ее элементах составных частей, что снижает эффективность функционирования и приводит к отказам отдельных узлов или системы в целом.

Поэтому актуальной является задача своевременного контроля технического состояния узлов и блоков сети с целью повышения эксплуатационной надежности и эффективности функционирования, а также обеспечения основных параметров в требуемых пределах.

Одним из наиболее эффективных методов повышения надежности и технической готовности компьютерной сети является прогнозирование технического состояния (ТС) ее составных частей.

Прогнозирование представляет собой процесс определения технического состояния объекта на предстоящий интервал времени. Прогнозирование основано на применении методов экстраполяции процессов (явлений) на будущее время по известным результатам наблюдений (измерений) за соответствующими процессами или явлениями в предшествующий период.

Современные аппаратные и программные средства контроля и диагностики не обладают возможностью осуществлять прогнозирование состояния основных блоков, а также возможностью выбора наиболее информативной совокупности параметров, описывающих техническое состояние составных частей КС. Поэтому процессы контроля, диагностики и прогнозирования становятся продолжительными по времени сбора данных, трудоемкими и требующими значительных затрат на обработку больших массивов информации. В случае отказов аппаратных средств и отсутствия резервирования основных компонентов, простои оборудования и работы, связанные с поиском, обнаружением и ликвидацией неисправностей приводят к экономическим потерям и убыткам компаний.

Целью настоящей работы является повышение эксплуатационных характеристик компьютерной сети за счет разработки и применения методического обеспечения для контроля и прогнозирования технического состояния составных частей компьютерной сети.

1. Аппаратные средства компьютерных сетей

1.1 Понятие и виды аппаратных средств компьютерных сетей

Локальная сеть ( это не тоже самое что компьютерных сетей, заявлено в названии параграфа намного больше) объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

Локальная вычислительная сеть, ЛВС ( англ. Local Area Network, LAN ) - компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию.

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Для увеличения производительности локальной сети, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть - сетью на основе серверов.

Материалы этого раздела рассчитаны на обычную одноранговую сеть, т.е. сеть без специально выделенного компьютера-сервера. Поэтому материалы всех статей можно использовать в любом компьютерном классе.

Локальная сеть состоит из следующего оборудования и технологий:

- концентраторы (HUB) - соединяет сетевые кабели и обеспечивает взаимодействие между подключенными к ним устройствами (компьютеры, принт-серверы и т.д.);

- управляемый коммутатор - концентратор, который предоставляет возможности начального администрирования конфигурации локальной сети;

- принт-сервер - специальное устройство, которое обеспечивает подключение принтера к компьютерной сети и дает возможность печати всем пользователям локальной сети;

- файл-сервер - один компьютер локальной сети, предоставляющий дисковое пространство для хранения информации с возможностью непрерывного доступа к ней пользователям;

- устройство беспроводного доступа - радиосигнал, позволяющий соединять локальные сети, расположенные в пределах прямой видимости на расстоянии до 25 км;

- сервер авторизации и доступа - основной сервер локальной сети, на котором происходит регистрация всех пользователей сети и организация доступа к ресурсам. Сервер выполняет следующие задачи: хранение используемых данных, распределение доступа к ресурсам, обеспечение работы выхода в сеть Интернет, защита сети от внешних вторжений.

Локальная сеть малого офиса (до 15 рабочих мест) предполагает создание одной рабочей группы пользователей с подключением к сети Интернет. Сетевой принтер используется для печати. Основная функция такой локальной сети - авторизация пользователей для выхода в сеть Интернет, защита локальной сети от внешних атак, тарификация Интернет трафика.

Локальна сеть масштаба предприятия (20-50 рабочих мест) базируется на основе проведения сети малого офиса. В такой локальной сети реализуется решение разграничения доступа между пользователями разных подразделений компании. В каждом подразделении пользователи объединены в отдельную подсеть. Так же рабочая группа может иметь собственный сервер. Коммутатор контролирует возможность доступа пользователей одной подсети в другую. Здесь существует возможность использования компонентов волоконно-оптических систем.

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

Узлы сети (nodes) - конечные 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 (модемы); маршрутизаторы.

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

Сегмент сети (или просто сегмент) - совокупность узлов сети, использующих общую среду передачи. Применительно к технологии Internet это совокупность узлов, подключенных к одному кабельному сегменту.

Сеть (логическая) - совокупность узлов сети, имеющих единую систему адресации 3-го уровня модели OSI. Примерами могут быть IPX-сеть, IP-сеть. Каждая сеть имеет свой адрес, этими адресами оперируют маршрутизаторы для передачи пакетов между сетями.

Облако (cloud) - коммуникационная инфраструктура с однородными внешними интерфейсами. Примером облака может быть городская - междугородная, международная телефонная сеть: в любом ее месте можно подключить телефонный аппарат и связаться с любым абонентом.

По способу использования кабельных сегментов различают:

- двухточечные соединения между узлами. Для таких соединений в основном используются симметричные электрические кабели (витая пара) и оптические кабели;

- многоточечные соединения - к одному кабельному сегменту подключается более двух узлов. Типичная среда передачи - несимметричный кабель (коаксиальный), возможно применение и других видов кабелей, в том числе и оптических.

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. Кадр, пришедший из одного сегмента, может быть передан в другой или отфильтрован. решение о продвижении или фильтрации кадра принимается на основании информации 2-го уровня.

Мост MAK-подуровня позволяет объединять сегменты сети в пределах одной технологии.

Мост LLC- подуровня, он же транслирующий мост, позволяющий объединить сегменты сетей с разными технологиями.

Мост может быть локальным, удаленным или распределенным. Локальный мост - это устройство с двумя или более интерфейсами, к которым подключаются соединяемые сегменты локальных сетей. Удаленные мосты соединяют сегменты сетей, значительно удаленные друг от друга, через линию связи. Распределенный мост представляет собой совокупность интерфейсов некоторого коммуникационного облака, к которым подключаются сегменты соединяемых сетей.

Коммутатор 2-го уровня выполняет функции, аналогичные функциям мостов, но используется для сегментации - разбиение сетей на мелкие сегменты с целью повышения пропускной способности.

Маршрутизатор работает на 3-ем уровне и используется для передачи пакетов между сетями. Маршрутизатор выполняет фильтрацию на основе информации 3-го уровня. В отличии от повторителей и мостов, присутствие маршрутизаторов известно узлам сети. Каждый маршрутизатор имеет свой сетевой адрес, на этот адрес узлы посылают пакеты, предназначенные узлам других сетей.

Коммутатор 3-го уровня решает задачи, близкие задачам маршрутизаторов, и ряд других с более высокой производительностью. В настоящее время коммутаторы стали «забираться» и на 4-ый уровень.

Каждая сетевая технология имеет характерную для нее топологию соединения узлов сети и метод доступа к среде передачи.

Различают физическую топологию, определяющую правила физических соединений узлов и логическую топологию, определяющую направление потоков данных между узлами сети. Логическая и физическая топологии относительно независимы друг от друга:

В логической шине информация, передаваемая одним узлом, одновременно доступна для всех узлов, подключенных к одному сегменту. Логическая шина реализуется на физической топологии шины, звезды, дерева, сетки. В логическом кольце информация передается последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает кадры только от предыдущего узла и посылает только последующему. Реализуется на физической топологии кольца и звезды.

При вероятностном методе доступа узел, желающий послать кадр в сеть, прослушивает линию. Если линия занята или обнаружена коллизия (столкновение сигналов от двух передатчиков), попытка передачи откладывается на некоторое время.

Общий недостаток вероятностных методов доступа - неопределенное время прохождения кадра, резко возрастающее при увеличении нагрузки на сеть, что ограничивает его применение в системах реального времени.

При детерминированном методе узлы получают доступ к среде в предопределенном порядке. Последовательность определяется контроллером сети.

Основное преимущество метода - ограниченное время прохождения кадра, мало зависящее от нагрузки.

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение - обеспечение совместного доступа к общим ресурсам. Слово ресурс - очень удобное. В зависимости от назначения сети в него можно вкладывать тот или иной смысл. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер) - это аппаратный ресурс. Емкости жестких дисков - тоже аппаратный ресурс. Когда все участники небольшой компьютерной сети пользуются одним общим принтером, это значит, что они разделяют общий аппаратный ресурс. То же можно сказать и о сети, имеющей один компьютер с увеличенной емкостью жесткого диска (файловый сервер), на котором все участники сети хранят свои архивы и результаты работы.

Для построения сетей из нескольких компьютеров, соединенных общей шиной Ethernet, достаточно проложить и разделать кабели, установить и сконфигурировать сетевые адаптеры и установить сетевые операционные системы на компьютеры.

После этого сеть работала, а администратору на аппаратном уровне оставалось только присматривать за порядком в нехитром, но ненадежном кабельном хозяйстве. Добавление новых пользователей тоже не вызывало особых проблем, но лишь до тех пор, пока хватало длины кабеля, терпение при поиске плохих разъемов и полосы пропускания разделяемой среды передачи. Современные сети представляют собой довольно сложные распределенные аппаратно-программные комплексы, способы, построения которых неоднозначны.

Конечное сетевое оборудование является источником и получателем информации, передаваемой по сети.

Сетевой интерфейс обеспечивается адаптером локальной сети и программными средствами загружаемой операционной системы. Для дальних коммуникаций используется модем внутренний или внешний. С точки зрения сети, ”лицом” компьютера является его сетевой адаптер. Тип сетевого адаптера должен соответствовать назначению компьютера и его сетевой активности.

Сервер является тем же компьютером, но подразумевается его более высокая сетевая активность. Для подключения к сети желательно использовать полнодуплексные высокопроизводительные адаптеры. Серверы желательно подключать к выделенному порту коммутатора в полнодуплексном режиме. При установке двух или более сетевых интерфейсов и соответствующего программного обеспечения сервер может играть роль маршрутизатора или моста. Серверы могут иметь возможность “горячей” замены дисковых накопителей, резервирование питания, блокировку несанкционированного доступа, средства мониторинга состояния (включая возможность сообщения о критических событиях на пейджер администратора). Серверы, как правило, должны иметь высокопроизводительную дисковую подсистему, в качестве интерфейса которой используют шину SCSI.

Терминалы, алфавитно-цифровые и графические, используются в клиент-серверных системах в качестве рабочих мест пользователя, а также в качестве консолей для управления сетевым оборудованием. Терминалы, как правило, имеют последовательный интерфейс RS-232 C. Терминал имеет собственную систему команд. Терминал может эмулироваться и персональным компьютером, при этом в качестве интерфейса может выступать как СОМ - порт, так и сетевой интерфейс.

Коммуникационное сетевое оборудование не является источником или конечным получателем данных. Приведем краткие характеристики коммуникационного оборудования локальных сетей.

Повторитель является средством объединения кабельных сегментов в единый логический сегмент. В сетях на витой паре повторитель является самым дешевым средством объединения конечных узлов и других устройств в единый разделяемый сегмент.

Мост является средством передачи кадров между двумя и более логическими сегментами. По логике работы является частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит в секунду.

Коммутатор является средством организации виртуальных цепей для передачи каждого кадра между двумя его портами. Скорости портов могут быть разными у разных портов одного устройства - 10, 100 или 1000 Мбит/сек.

Реальная пропускная способность ниже из-за несимметричности загрузки портов коммутатора.

Хаб - устройство, к которому подключаются кабели от множества конечных узлов и коммуникационных устройств. Внутренняя структура может быть различной. Чаще всего под хабом подразумевают повторитель. Сегментирующий хаб является комбинацией нескольких повторителей, между которыми может присутствовать мост.

Концентратор считается синонимом хаба, но может трактоваться шире (может включать набор повторителей, коммутаторов и мостов, соединяющих разные технологии).

Преобразователь интерфейсов позволяет осуществлять переходы из одной среды передачи данных в другую без логического преобразования сигналов. Благодаря усилению сигналов, эти устройства могут позволять преодолевать ограничения на длину линий связи. Используются для связи оборудования с разнотипными портами.

Маршрутизатор - устройство с несколькими физическими интерфейсами, возможно, различных сетевых технологий. Выполняет передачу пакетов между интерфейсами на основании информации 3-го уровня.

Брандмауэр - устройство (программное средство), по уровню функционирования аналогичное маршрутизатору, но с более развитой системой фильтрации и малым (как правило, 2) числом портов. Для сетевых узлов присутствие брандмауэра не должно быть заметно.

Используется для защиты локальных сетей от несанкционированного вмешательства извне. Обычно устанавливается между маршрутизатором и внешним интерфейсом глобальной сети. Может быть встроен в маршрутизатор или коммуникационное оборудование подключенное к глобальной сети.

Модем - устройство для передачи данных на дальние расстояния по выделенным или коммутируемым линиям. Интерфейс, обращенный к источнику и приемнику данных, может быть последовательным, параллельным или даже шиной USB.

Модемный пул - сборка из нескольких модемов, которые объединены общим портом с интерфейсом ЛВС. Каждый модем пула подключается к своей внешней линии. Устройство позволяет одновременно нескольким абонентам локальной сети пользоваться индивидуальными выходами во внешний мир или обеспечивать нескольким пользователям доступ к локальной сети.

LAN-модем - комбинация модема и маршрутизатора, имеющая в качестве интерфейса порт Ethernet (иногда несколько портов, объединенных повторителем). Позволяет одновременно пользоваться одним выходом во внешний мир группе абонентов локальной сети.

Концентраторы могут иметь различное конструктивное исполнение, каждый тип исполнения имеет определенную сферу применения:

Малогабаритные концентраторы с фиксированным числом портов (4-16) - самые дешевые устройства, применяемые в небольших сетях. Они занимают мало места и могут устанавливаться на столах, полках или подвешиваться на стену. Самые дешевые из них имеют выносной адаптер питания - блок с трансформатором и выпрямителем, смонтированный прямо на питающей вилке. Такое подключение питания не предусматривает заземления, что очень плохо.

Концентраторы с фиксированной конфигурацией формата 19”. Находятся в средней ценовой категории. Они предназначены для установки в шкафах или на полках.

Блок питания, как правило, встроенный, заземление предусмотрено, количество портов до 36.

Модульные концентраторы выполняются в виде шасси с пассивной объединяющей шиной. Шасси снабжается источником питания. Количество портов исчисляется сотнями. Это дорогие устройства, который оправдывают себя при большом количестве портов и высоких требованиях к надежности.

Стековые концентраторы представляют собой устройства с фиксированной конфигурацией, имеющие специальный интерфейс для объединения нескольких устройств в стек. Стек подразумевает, что несколько физических устройств выступают как единое устройство. Стек может быть локальным - устройства соединяются специальными короткими кабелями (0,3 - 1,5) или распределенным - устройства соединяются обычным 4-парным кабелем длиной до 100м. Распределенный стек возможен только для повторителей 10 Мбит/с. Для коммутаторов стековый интерфейс может стать узким местом.

Списком приведенных устройств не ограничивается весь ассортимент коммуникационного оборудования, которое выпускается множеством фирм.

Маршрутизатор представляет собой промежуточную систему с несколькими интерфейсами (портами), оперирующую информацией пакетов сетевого уровня, заключенных в кадры сети. Каждый порт имеет свой физический адрес (МАС-адрес), по которому к нему обращаются узлы, нуждающиеся в межсетевой передаче пакетов. С каждым из портов связываются один или несколько сетевых протоколов (IPX, IP, Apple Talk) и одна или несколько подсетей. Маршрутизатор пересылает между портами (подсетями) только те пакеты, которые предназначаются адресатам подсети выходного порта. При этом возможна фильтрация - передача пакетов, удовлетворяющих определенным критериям. Маршрутизаторы используются и как средства обеспечения безопасности, препятствующие прозрачному взаимодействию между узлами разных подсетей. Маршрутизаторы необходимы для связи пространственно удаленных подсетей, когда имеются жесткие ограничения на полосу пропускания каналов связи между ними. Маршрутизатор будет посылать в канал только те пакеты, которые действительно предназначены для получателей противоположной стороны.

Функции маршрутизатора рассмотрим применительно к протоколу IP. Маршрутизатор принимает адресованный ему кадр во входной буфер и анализирует заключенный в него пакет. Для маршрутизации интересен адрес назначения, Для фильтрации могут анализироваться и другие поля. В зависимости от результата анализа пакт направляется в выходную очередь соответствующего интерфейса или уничтожается.

У маршрутизатора могут быть порты с разными сетевыми технологиями - переход осуществляется просто вкладыванием пакета в кадр соответствующей технологии. Изменять протокол маршрутизатор не может. В случае обнаружения ошибок в пакете маршрутизатор генерирует соответствующий пакет-сообщение (для стека TCP/IP пакет ICMP).

Маршрутизаторы, как правило, имеют небольшое число физических интерфейсов и реализуется на основе одного процессора. В отличии от «прозрачных» устройств 1 - 2-го: все узлы подсети, желающие участвовать в обмене с узлами других подсетей, должны знать сетевой адрес маршрутизатора и иметь возможность получения его физического адреса.

Необходимость применения маршрутизатора может быть и не всегда очевидна. Однако, если по каким-либо причинам приходится узлы этой сети приписывать к различным IP-подсетям, то для взаимодействия между ними необходим маршрутизатор.

Хороший маршрутизатор является очень дорогим устройством со сложной настройкой, производительность которого из-за более сложных манипуляций с кадрами, выполняемых, как правило, одним процессором, гораздо ниже, чем у коммутатора. В результате маршрутизатор в сети с интенсивным обменом между подсетями может оказаться узким местом.

Объединять подсети в более крупную сеть допустимо не всегда, поскольку при увеличении числа узлов подсети возникает вероятность широковещательных «штормов». Выходов может быть два - увеличивать производительность маршрутизатора или по возможности заменять маршрутизаторы коммутаторами с поддержкой ВЛС (виртуальная локальная сеть).

Коммутаторы 3-го уровня строятся на определенной архитектуре - каждый порт имеет собственный специализированный процессор (ASIC), занимающийся анализом кадров и пакетов для определения их точки назначения, и общий управляющий процессор. Они выполняют те же функции, что и традиционные маршрутизаторы, но с большей скоростью и дополнительными возможностями. У них, как правило, большее количество портов, а подсети можно определять для групп портов.

Кадры, приходящие в порт и адресуемые узлам той же подсети, но другого порта, коммутируются (IP-заголовок не используется и не модифицируется). Кадры, приходящие на MAC-адрес порта, маршрутизируются - порт назначения определяется по IP-адресу. Отличие от комбинации отдельного коммутатора с обычным маршрутизатором заключается в масштабировании пропускной способности каждой подсети: чем больше портов в нее входит, тем выше пропускная способность. Кроме того, при коммутации может использоваться информация 3-го уровня.

Коммутаторы 3-го уровня в основном предназначены для связи подсетей в локальных сетях, и интерфейсов глобальных сетей они могут не иметь. Кроме протокола IP. они могут поддерживать и другие протоколы (IPX, Apple Talk).

Комплект протоколов TCP/IP разрабатывался для сети Интернет, в настоящее время он широко используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

Весь комплекс базируется на IP-протоколе негарантированной доставки пакетов без установления соединения.

Информация в TCP/IP передается пакетами со стандартизованной структурой, называемыми IP-дейтаграммами, имеющими поле заголовка и поле данных. Конечные узлы - отправители и получатели информации, называются хостами, промежуточные устройства, оперирующие IP-пакетами, называют шлюзами.

Длина дейтаграммы определяется сетевым ПО, так чтобы она помещалась в поле данных сетевого кадра, осуществляющего ее транспортировку.

Протокольный стек IPX/SPX разработан фирмой Novell для сетей NetWare начиная с самых первых поколений.

По своей структуре стек напоминает TCP/IP. Основу стека составляет протокол сетевого уровня IPX, отвечающий за адресацию и маршрутизацию пакетов, и их негарантированную доставку между узлами различных IPX-сетей. Поверх него работает протокол SPX, обеспечивающий установление соединений и гарантированную доставку пакетов в правильном порядке.

В отличии от IP-адреса, где сетевая и хост-часть для всех узлов начинаются явно и по желанию администратора, в IP-адресе в качестве адреса узла выступает физический адрес адаптера.

В роли маршрутизатора, как правило, выступает внутренний маршрутизатор, входящий в операционную систему NetWare. Его функции очевидны, когда к серверу подключено более одного адаптера, и менее очевидны, когда две сети присутствуют в одном адаптере. При конфигурировании маршрутизирующих узлов номер IPX-сети должен задаваться обязательно. При конфигурировани сервера NetWare номер задается строкой:

Где:

board - ссылка на логическую интерфейсную плату, в которой прямо или косвенно определен тип кадра;

net_num - номер IPX-сети.

Номер сети задается администратором. Номера сетей в узлах, подключенных к одной локальной сети и использующих совпадающий тип кадра, должны быть согласованны. В ином случае серверы будут постоянно обнаруживать ошибку маршрутизации. Поддержка протоколов IPX/SPX аппаратными маршрутизаторами осуществляется далеко не во всех моделях. Отчасти благодаря этому обстоятельству локальные сети IPX-сети оказываются более защищенными от внешнего вторжения, чем IP-сети без специальных мер защиты.

1.2 Пример характеристики аппаратного средства компьютерных сетей

Практически на любом предприятии или в небольшой организации есть ресурсы, которые должны быть доступны из внешней сети и ресурсы, доступ к которым извне недопустим. Общедоступные ресурсы могут отказаться работать через брэндмауэры, и таким приложениям, как сервер видеоконференций, почтовый сервер или web-сервер приходится давать открытый доступ в глобальную сеть. В случае, если подобный сервер находится в основной локальной сети, его взлом влечёт за собой получение доступа к машинам, расположенным во всей внутренней сети. Поэтому для обеспечения дополнительной безопасности для общедоступных серверов создаётся отдельная зона, DMZ (Demilitarized Zone). В этой зоне изолируются компьютеры, имеющие прямое соединение с интернетом от компьютеров внутренней сети. Выглядит это так, словно компьютеры в DMZ находятся до брэндмауэра. Для использования зоны DMZ необходимо общедоступные компьютеры подключать к маршрутизатору, имеющему DMZ порт.

Выделение общедоступных компьютеров в отдельную зону имеет ещё одно преимущество - экономия внутрисетевого траффика. Но случается, что общедоступный компьютер должен получить доступ, например, к базе данных, располагающейся на сервере внутренней сети. В этом случае администратор может в настройках роутера указать ограничения связи между внутренней сетью и DMZ зоной на основе запрашиваемых портов, IP-адресов и т.д.

Для защиты внутренней сети используется аппаратный межсетевой экран с проверкой содержимого пакетов данных, SPI (Stateful Packet Inspection). Он является наиболее надёжным средством защиты компьютеров компании от атак извне, так как позволяет избежать проникновения в вашу сеть пакетов, содержащих вредоносные коды.

Фильтрация доменов - обычная функция для роутера, снабжённого брэндмауэром, в модели FBR-1411TX позволяет вести лог доступа к избранным ресурсам. Например, вы можете запретить в настройках какой-нибудь сайт вроде ebay.com и роутер будет записывать, с каких компьютеров в вашей сети пытались выйти на этот сайт. Удобно, чтобы устраивать нагоняй в конце рабочей недели. Так же можно блокировать целый ряд URL-ов по ключевому слову. Например, все адреса, содержащие слова "sex", "erotica" и "mp3".

VPN-роутер Level One FBR-1411TX выполнен в том же форм-факторе, что и большинство сетевого оборудования для офисов от этой немецкой компании. Красивый дизайн, стандартные размеры и прямоугольная форма легко позволят установить друг на друга несколько роутеров, коммутатор и, скажем, точку доступа.

На лицевой панели, спереди, установлены индикаторы соединения и активности на каждый из портов, в том числе на WAN и на DMZ, а так же индикатор питания и статуса маршрутизатора.

С обратной стороны в ряд установлены четыре RJ45 порта для внутренней сети, WAN порт для подсоединения к локальной сети (ADSL модему или другому роутеру) и DMZ порт. Каждый из портов может использоваться для соединения с коммутатором или другим роутером для агрегатирования устройств, так как поддерживает Auto MDI/MDIX. Питается маршрутизатор от внешнего БП, подключаемого в гнездо с правой стороны корпуса.

Конфигурация - Настройка маршрутизатора осуществляется через удобный Web-интерфейс с любого браузера, совместимого с Internet Explorer. В маршрутизаторе предусмотрен мастер настройки, который поможет быстро установить основные параметры устройства для обеспечения работы сети "здесь и сейчас". Более углублённо настроить правила маршрутизации, ограничения по доступу, запись логов, внутренний MAC-адрес, установки серверов и т. д, администратор сможет, руководствуясь электронным мануалом, в котором каждый пункт конфигурации рассматривается на понятных примерах.

VNP маршрутизатор Level One FBR-1411TX - явный пример того, как одно устройство может обеспечить работу небольшой офисной сети, с выделением безопасных VPN каналов для связи с партнёрами, обеспечения свободного доступа к онлайн-ресурсам для клиентов и защиты внутренней сети от недоброжелателей с помощью встроенного брэндмауэра. Развитие технологий производства приводит к тому, что сегодня FBR-1411TX стоит всего около 115$. Для небольшого интернет-магазина, или офиса частного предпринимателя это не много, а безопасная, хорошо настроенная сеть, без лишних ограничений, но защищённая от недоброжелателей, стоит ничуть не меньше, чем конфиденциальная информация, хранящаяся в этой сети.

2. Применение локальной вычислительной сети в Муниципальном учреждении культуры "Дом творчества"

2.1 Анализ существующей сети

Теперь разберемся, какие компоненты необходимы для создания локальной сети в офисе, в том числе рассмотрим какая имеется зависимость от размеров самого офиса и его потребностей (имеется ввиду количество сотрудников, объем информации, циркулирующий между рабочими станциями и сетью Интернет, степень защиты данных и т.п.). Для создания структурированной картины необходимо рассмотреть две направляющие: физическая структура сети (физические компоненты: компоненты СКС, сервера, АТС, сетевое оборудование, серверная комната, рабочие станции и проч.), логическая структура сети (более относится к программному обеспечению, а также назначению серверов, их типу и проч.).

В зависимости от размеров офиса можно реализовать следующие компоненты локальной сети:

Компоненты СКС: кабель, тип кабеля (тип экрана, количество жил), способ монтажа кабеля, розетки (тип розеток - более зависит от эстетических предпочтений), серверная комната.

Предполагается, что в вашем классе имеется два или более компьютеров.

Компьютеры могут соединяться между собой в сеть, используя различные среды передачи информации: витую пару, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, радиоканал (Wi-Fi, BlueTooth), инфракрасный диапазон.

Мы будем создавать обычную проводную сеть на витой паре. Это не сложно и не дорого. Витая пара широко применяется в сетевых технологиях и коммуникациях, сейчас кабелем категории 6 во многих местах заменяют коаксиальный кабель.

Витая пара - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой и 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 так же взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.

Перед тем как идти и покупать витую пару, нужно определиться, сколько её нужно, где и как она будет пролегать. Необходимо отмерить, хотя бы примерно, расстояние между компьютерами будущей сети, причем нужно учитывать все изгибы класса, коридоров, и т.д.

Если вы делаете сеть более чем на два компьютера то необходимо определиться, где и как будет располагаться коммутатор, его нужно располагать таким образом, чтобы он находился на минимально возможном расстоянии от наибольшего числа машин.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C (зачастую ошибочно называемый RJ45 илиRJ-45), немного большим, чем телефонный соединитель RJ11. RJ45 просто прижился для обозначения всех 8P8C кабелей и разъёмов, но никакого отношения к ним не имеет.

Крепить специальный наконечник можно с помощью специального обжимного инструмента (в некоторых школах он имеется), однако для обжима всего нескольких кабелей можно воспользоваться обычной отверткой.

Сетевые кабели либо могут быть куплены в магазине, либо изготовлены самостоятельно (особенно если требуется кабель определенной длины).

Существует две схемы обжимки кабеля: прямой кабель и перекрёстный (кроссоверный) кабель. Первая схема используется для соединения компьютера со коммутатором или концентратором, вторая для соединения 2-х компьютеров напрямую. Сетевой концентратор или Хаб - сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

В настоящее время почти не выпускаются - им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи), выделяющие каждое подключенное устройство в отдельный сегмент. Сетевые коммутаторы ошибочно называют «интеллектуальными концентраторами».

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю.

Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Современные сетевые адаптеры поддерживают скорость передачи 10 и 100 Мбит/с и могут быть интегрированы на материнской плате или производиться в виде отдельной карты.

Рабочие станции. Компоненты рабочих станций: мониторы, системные блоки или ноутбуки; производитель, ценовые характеристики, технические требования, эстетические требования.

Серверы. Комплектация сервера зависит от его назначения, внешний вид (башенный, стоечный, кол-во юнитов) - от возможностей, имеющихся для его установки.

Телефонные аппараты. Тип телефонных аппаратов зависит от ценовых предпочтений, а также требований, выдвигаемых к качеству и возможностям телефонной связи.

АТС. Тип АТС зависит от требований, выдвигаемых к телефонной связи, от характеристик телефонного канала, предоставляемого провайдером, от финансовых возможностей.

Принтеры, копиры, факсы.

Количество и тип каждого из компонентов зависит в основном от финансовых возможностей организации. Однако хорошо не значит дорого. Одно из распространенных ошибочных мнений - чем дороже, тем лучше. Оно не соответствует истинному положению вещей. Необходимые затраты определяются типом оборудования, необходимым в данной конкретной ситуации. Возьмите за правило приобретать оборудование по принципу «необходимо и достаточно». Рассмотрим отдельно взятые параметры, описанные выше:

Тип соединения узлов сети: кабель или беспроводное соединение. Как правило, проще и надежнее реализовывать подключение посредством кабеля. Более того, такой вариант оказывается дешевле.

Монтаж кабеля. Возможен посредством коробов, над подвесными потолками либо в случае изначального ремонта путем монтажа в стену. Также возможны варианты монтажа в стену и в стойки.

Вывод розеток возможен в коробах, в стойках, в полу, в столы и проч.

Серверное (коммутационное) помещение. В случае очень небольшого офиса (менее 10 рабочих мест) может отсутствовать вовсе (совмещается с одним из помещений, предназначенных для других целей). В остальных случаях присутствует в виде отдельной комнаты, в которой расположены серверные и коммутационные стойки (могут совмещаться в одной), сюда сводятся кабели с других помещений, заводятся в патчпанели и кросспанели. В данном помещении находится основное оборудование, осуществляющее коммутацию и маршрутизацию трафика в сети.

Тип и вид коробов и розеток. Определяется количеством кабелей. Основной критерий выбора - внешний вид.

Далее:

Рабочие станции делятся на стационарные компьютеры (системные блоки) и портативные (ноутбуки). Стационарные ПК оказываются дешевле. Ноутбуки дают гибкие возможности для перемещения (командировки, работа сотрудников на дому), а также занимают меньше места. Также выбору подлежат прочие составляющие рабочей станции: монитор, клавиатура, мышь и проч. В большинстве случаев всё перечисленное присутствует. Тем не менее, возможны различные варианты.

Серверы. Тип серверного оборудования определяется задачами, на него возлагаемыми. В случае, если организация невелика (10 - 20 рабочих мест), функции серверов часто совмещают в одном - двух (файл-сервер, сервер баз данных, сервер приложений, почтовый сервер). Чем больше организация, тем, как правило, больше кол-во серверов, они объединяются в системы и т.д. Мы упомянули о габаритах серверов. Это тоже играет свою роль. Не будем вдаваться в детали, т.к. роль данного фактора - косвенная.

Основными характеристиками Switch'а являются скорость передачи электрического сигнала и количество портов. Наиболее распространены коммутаторы с четырьмя, восемью или с шестнадцатью портами и скоростью передачи данных 10/100 Мбит/с.

Теперь определимся с набором комплектующих для формирования домашней локальной сети, состоящей из 3-х рабочих станций. Для этого нам понадобится:

Коммутатор с пятью или более портами (при наличии финансовых средств лучше остановить свой выбор на модельном ряде от фирм Cisco или 3COM).

Соединительный кабель «витая пара» (техническое наименование RJ-45) - метраж кабеля определяется пользователями самостоятельно, с учётом удалённости рабочих станций и расположением коммутатора. При этом следует учесть, что расстояние от любого компьютера сети до Switch'а должно составлять менее 100 метров, а расстояние между двумя коммутаторами должно быть в пределах 200 метров.

Сетевые карты с необходимой скоростью по числу рабочих станций домашней сети, на этом пункте оговоримся, что необходимость покупки специальных сетевых карт может и не возникнуть, так как практически все современные персональные компьютеры имеют встроенные сетевые карты с высокоскоростными портами.

Коннекторы для «витой пары лучше взять с запасом, а нейлоновые стяжки облегчат процесс монтажа и прокладки сети.

«Машинка» для обжима коннектора с разъемом RJ-45, вещь конечно полезная, но если в дальнейшем не планируется расширение локальной сети, подключения новых пользователей то можно на период монтажных работ одолжить указанный механизм у знакомых или взять на прокат в специализированном магазине.

И в заключении следует отметить, что при прокладке «витой пары» важным моментом является маршрут прокладки. Здесь необходимо тщательно продумать, есть ли необходимость в сверлении стен, где разместить коммутатор, как проходит электропроводка, не создаст ли локальная сеть неудобств вашим соседям.

Домашняя сеть, разумеется, является простейшим случаем и, к сожалению, большинство реальных локальных сетей требуют для своего построения гораздо больше знаний, времени и усилий, чем описано. Коснемся, вкратце, локальных сетей предприятий.

Локальная сеть, помимо удобства сообщения сотрудников, помогает и в ряде других вопросов. С помощью локальной сети легко настроить доступ в сеть Интернет для каждой отдельной машины. Более того, установив подключение к Интернету через локальный сервер предприятия, можно установить биллинговую программу, которая без труда будет лимитировать доступ персонала к Интернету. Это позволит сократить возможности сотрудников в рабочее время заниматься посторонними делами в Интернете.

На сегодняшний день монтаж ЛВС, - это простое решение многих проблем. Более того, строительство локальной сети, это настолько обыденный шаг, что мало кто предаёт этому процессу особое внимание, а зря. Дело в том, что для правильной и стабильной работы сети, монтаж должны осуществлять профессиональные инженеры. Так как, ещё до начала монтажа, необходимо всё рассчитать и основательно подготовиться.

Построенная дилетантами сеть, не даст никаких гарантий стабильной работы. Обычно, непрофессионально построенная сеть «даёт сбой» в самый ответственный момент.

Для особо сложных подключений, лучше произвести монтаж СКС. СКС - специальная система, которая позволяет объединить все компьютерные технологии, применённые на фирме, в единую систему. Используя разного рода адаптеры, можно подключить к компьютеру или локальному серверу кассовые аппараты, приборы учёта, камеры видео наблюдения и многое другое.

Большинство современных фирм давно практикуют строительство ЛВС и СКС.

2.2 Характеристики аппаратные средств

Системный блок - функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый вентиляционный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки чаще всего изготавливают из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы, как органическое стекло.

Рассмотрим системный блок NTEL Celeron Dual-Core E3300EG iG31. Его состав:

- Процессор - INTEL "Celeron Dual-Core E3300" (2.50ГГц, 1024КБ, 800МГц, EM64T) Socket775,

- Модуль памяти - 2ГБ DDR2 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR800D2N6/2G (PC6400, 800МГц, CL6),

- Жесткий диск - SATA II 640ГБ WESTERN DIGITAL "Caviar SE16 WD6400AAKS" (7200об./мин., 16МБ),

- Кабель - SATA 150 (61см),

- Корпус - Miditower KRAULER "M4811-450-D K", черно-серебр. (450Вт, ATX12V V2.0),

- Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7243S" (черный).

Рассмотрим другой системный блок INTEL Core2Duo E7500GA-iG41. В него входят:

- Процессор - INTEL "Core 2 Duo E7500" (2.93ГГц, 3МБ, 1066МГц, EM64T) Socket775,

- Материнская плата - S775 GIGABYTE "GA-P41T-ES3G" (iG41, 2xDDR3, U100, SATA II, PCI-E, SB, 1Гбит LAN, USB2.0, ATX),

- Модуль памяти - 2 х 1ГБ DDR3 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR1333D3N9/2G (PC10600, 1333МГц, CL9),

- Видеокарта - PCI-E 1024МБ MSI "R5670-PMD1G" (Radeon 5670, DDR5, HDMI+DVI+DP),

- Жесткий диск - SATA II 750ГБ SEAGATE "Barracuda (7200.12 ST3750528AS" (7200об/мин., 32МБ),

- Переходник питания - PATA HDD->SATA HDD GEMBIRD "CC-SATA-PS",

- Корпус - Miditower RAIDMAX "Sagitta 921WBP", черно-серебр. (500Вт, ATX12V 1.3, ATX 2.03, окно),

- Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7260S" (черный),

- Кардридер - 3.5" отсек CF/MD/SM/XD/MMC/SD/MS ACORP "crip200-B", черный (ver.5.0, доп. порт USB) (USB2.0).

В результате:

Именно такие системные блоки INTEL Core2Duo E7500GA-iG41 будут размещены во всех кабинетах управленческого подразделения.

На рабочие места целесообразно будет поставить системные блоки Atom D410 с DVDRW приводом. Они занимают меньше места, с эстетической точки зрения лучше подходят к интерьеру студии и соответствуют всем системным требованиям ПО, используемого при работе.

Его состав:

- Материнская плата - INTEL "D410PTL" (Atom D410-1.66ГГц, iNM10, 2xDDR2, SATA II, D-Sub, SB, LAN, USB2.0, mini-ITX),

- Модули памяти - 2 х 1ГБ DDR2 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR800D2N6/1G (PC6400, 800МГц, CL6),

- Жесткий диск - SATA II 320ГБ HITACHI "Deskstar 7K1000.C HDS721032CLA362" (7200об/мин., 16МБ),

- Переходник питания - PATA HDD->SATA HDD GEMBIRD "CC-SATA-PS",

- Корпус - Desktop FOXCONN "RS-233(H)", mini-ITX, черно-серебр. (250Вт),

- Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7243S" (черный).

Устанавливаем сервер USN Zeus Supermicro i7300. Версия с возможностью установки в серверную стойку.

В базовую конфигурацию входит два процессора Intel Xeon E7420 и 8 гигабайт оперативной памяти.

Сервер построен на платформе Supermicro, поддерживает до 4х процессоров и до 192Гб оперативной памяти.

Имеет возможность установки как SATA, так и SAS-дисков и оснащен блоком питания на 1200W с резервированием и горячей заменой на 1200W. Так же имеется возможность установки дополнительных карт расширения и модуля удаленного управления IPMI. При установке в серверный шкаф занимает в нем всего 4 юнита по высоте.

Системный администратор будет управлять сервером, на котором будут стоять приложения, контролирующие локальную сеть.

Описание сервера:

Процессор - Intel Xeon E7420,

Количество процессоров - 2,

Видеоадаптер - ATI ES1000 (32MB),

Встроенный сетевой интерфейс - Intel® Dual Gigabit Controller 82575EB,

Тип оперативной памяти - DDR2,

Обьем оперативной памяти - 8 Гб,

Максимальный объем оперативной памяти - 192 Гб,

Максимальное количество дисков - 5 SAS/SATA,

Встроенные контроллеры жестких дисков - Intel ESB2 SATA 3.0Gbps Controller RAID - 0, 1,

Форм-фактор - 4U Tower,

Блок питания - 2400 Вт,

Порты ввода-вывода - 1 (x8) PCI-e (using x16)slot 1 (x8) PCI-e (using x8) slot 1 (x4) PCI-e (using x8) slot 1x 64-bit 133MHz PCI-X (3.3V) slots,

Габариты (Ш х Г х В) - 999 мм,

Набор микросхем - Intel® 7300,

Системная шина - 1066 MHz.

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch - переключатель) - устройство.

Это предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента сети.

В студии достаточно будет использовать коммутатор на 16 портов - D-LINK DES-1016D (100Мбитсек.).

Он небольшой и хорошо впишется в интерьер офиса. Анализ его описание:



Есть два основных типа мониторов: CRT (на основе электронно-лучевой трубки) и LCD (жидкокристаллические).

У LCD мониторов больше преимуществ перед простыми мониторами. Мониторы с ЖК дисплеем занимают меньше пространства и имеют более привлекательный дизайн. Работа с LCD мониторами более безопасна и менее вредна по сравнению. LCD монитор весит намного меньше, чем простой монитор. В LCD мониторах применяется технология микрокристаллов, которые чётко отображают все цвета. В результате получается высоко качественное изображение.

Для всех рабочих мест нашего офиса будем использовать мониторы LG Flatron W1934S SN. Его характеристики:

2.3 Разработка рекомендаций по развитию

Исходя из всех многочисленных возможностей, которые открывает пользователям ЛВС а также особенностей информации, используемой в работе фирмы по продаже бетона, можно выявить потребности проектирования ЛВС в данной организации.

Итак, проектирование ЛВС для обусловлено следующими причинами:

Всю обработку информации, используемой в работе фирмы необходимо производить в одном месте централизованно.

Однако особенности работы фирмы в некоторых случаях могут потребовать и обратного действия - децентрализации обработки информации. Данный факт делает необходимым создание сети, которая смогла бы обеспечить обмен информацией между различными подразделениями фирмы. Локальная сеть производит передачу информации в течение 3-4 секунд без риска потери информации.

В рамках работы фирмы необходимо включить компьютеры различных видов: ПК, мини ЭВМ, большие ЭВМ, рабочие станции специальные ЭВМ, концентрирующие ресурсы - серверы.

Естественно, что такой большой массив компьютеров необходимо объединить в сеть.

Для наиболее эффективного функционирования фирмы в её работе необходимо участие внешних по отношению к фирме служб: телексная (телетайпная) связь, почтовая корреспонденция, электронные доски объявлений, а также выход в региональные (глобальные) сети ЭВМ и использование их услуг.

Взаимодействие со всеми этими службами позволяет организовать ЛВС.

ЛВС в данной организации поможет избежать многочисленных затрат (времени, денежных ресурсов, информации), проявляющихся в отсутствие сети.

Для улучшения качества потребления информации в рамках работы фирмы возможно применение технологии Интернет, которая основана на организации ЛВС.

Сеть - это соединение между двумя или более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы (предоставлять ресурсы в совместное использование).

Существует три вида сетей по способу разделения ресурсов:

одноранговые сети;

сети с выделенным сервером;

3) смешанные сети (используют как одноранговые сети, так и сети с выделенным сервером).

В одноранговых сетях все компьютеры пользователей являются абсолютно равноправными и могут выступать как в роли клиентов, так и в роли сервера. Каждый пользователь одноранговой сети является администратором собственного компьютера, управляя доступом к собственным сетевым ресурсам. Одноранговые сети не имеют ни централизованной системы управления ресурсами, ни единой системы безопасности. Основным преимуществом одноранговых сетей является их отказоустойчивость к сбоям. Благодаря децентрализации вычислительного процесса при отказе отдельно взятой ЭВМ остальная часть сети остаётся работоспособной в отличии от сетей на основе выделенного сервера.

Таким образом, к главным недостаткам таких сетей можно отнести хаос в организации сетевого доступа к ресурсам и отсутствие централизованной системы безопасности. Одноранговые сети имеет смысл развертывать только для небольших рабочих групп, в которые входят не более 10 компьютеров. К преимуществам одноранговых сетей относят простоту в развертывании, дешевизну, т.к. не нужно тратить деньги на приобретение сервера, и ненужность должности сетевого администратора.

Можно сделать вывод, что в данном задании использовать одноранговую сеть нецелесообразно, т.к. используются выделенные сервера.

Сети с выделенным сервером используют принцип централизованного хранения и управления общей информацией сети. Эти функции и выполняют серверы каталога. Для создания сети с выделенным сервером требуется устанавливать компьютеры-серверы, служащие для обработки запросов пользователей на регистрацию в сети. Эти же серверы управляют системой безопасности сети, при помощи политики безопасности, списков контроля доступа для ресурсов сети, различных схем аутентификации пользователей и шифрования сетевого трафика.

...