Теоретические основы проектирования локальной вычислительной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Содержание
• Введение
• 1. Характеристика объекта информатизации
• 2. Характеристика проблемы
• 3. Обзор и анализ известных разработок
• 3.1 Локальная сеть офисного здания в г. Хабаровск
• 3.2 Локальная сеть воинской части
• 3.3 Локальная сеть офисного здания в г. Москва
• 3.4 Локальная сеть редакции журнала "ARRU Style"
• 4. Выбор системы-прототипа и описание ее с видами обеспечения
• 4.1 Информационное обеспечение
• 4.2 Техническое обеспечение
• 4.3 Программное обеспечение
• 5. Теоретические основы проектирования локальной сети
• 5.1 Выбор оборудования
• 5.2 Выбор сетевых программных средств
• 5.3 Оптимизация и поиск неисправностей в работающей сети
• 6. Постановка задачи
• 7. Типовая задача многокритериального выбора источника бесперебойного питания
• 7.1 Метод общего свёртывания критериев
• 7.2 Метод постепенно наращиваемой свертки
• 7.3 Метод поэтапного учета критериев
• 7.4 Усовершенствованный метод общей свёртки
• Заключение
• Список используемых источников

Введение

Современный прогресс человечества связан, в первую очередь, с глобальной информатизацией всего мирового сообщества. "Информационный век" характеризуется качественным скачком в передачи информации, обеспечивающий удаленное взаимодействие компьютеров и совместного использования ресурсов пользователями. Информационные технологии составляют основу современного образования и позволяют создать единое информационное пространство между различными учреждениями. Интернет, телефония и локальная сеть - это три основных элемента среды, которая составляет информационное пространство.

Интернет является всеобъемлющим источником информации, а в образовательной сфере он уже стал незаменимым помощником. Благодаря подключению к сети интернет появились такие возможности, как: дистанционное обучение, проведение on-line конференций и семинаров, участие в on-line олимпиадах и тестированиях, а также свободный доступ к современной учебной литературе, зарубежным научным статьям и т.д.

Локальная сеть решает проблему взаимодействия сотрудников. В образовательных учреждениях это: взаимодействие между администрацией и учителями благодаря электронным журналам и средствам мгновенной передачи сообщений; электронный документооборот; выделенный файловый сервер для хранения общедоступной информации.

В настоящее время ГОУ СПО ПЭМСТ является современным учебным заведением, отвечающим всем стандартам и нормам в образовании. Поэтому, с целью повышения эффективности обучения студентов и взаимодействия учебного, административного и технического персонала учреждения, необходимо разработать и внедрить в эксплуатацию локальную вычислительную сеть с доступом к интернету и выделенным файловым сервером на основе имеющейся ЛС.

1. Характеристика объекта информатизации

Объект информатизации - государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования "Прокопьевский электромашиностроительный техникум".

Филиал Свердловского электромеханического техникума открылся в 1943 году, на базе эвакуированного в 1941 году из Харькова электромеханического завода п/я 651. Инициатором и организатором создания техникума был Натан Исаевич Эйшискин, работавший на заводе главным энергетиком, из-за нехватки квалифицированных специалистов. С 1962 года техникум стал называться Прокопьевским электромашиностроительным. В 1966 году было открыто дневное отделение, техникум с заводской территории переехал в собственное здание. В 2005 году техникум передали в подчинение областного Департамента образования и науки [1].

В настоящее время в техникуме используется очная и заочная форма обучения, а также экстернат. Преподавательский состав - 45 человек. Численный состав очного отделения - более 500 человек. Ежегодно выпускается более 100 специалистов [2].

Основными направлениями подготовки являются специальности:

· "Технология машиностроения";

· "Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)";

· "Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)";

· "Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики (по видам транспорта)".

Так же техникум предоставляет дополнительные образовательные услуги:

- профессиональная подготовка:

· "Токарь";

· "Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования";

· "Водитель трамвая".

- дополнительное образование:

· "Основы бухгалтерского учета";

· "Курсы пользователей ПК";

· "Подготовительные курсы для поступающих в ССУЗы";

· "Основы торговли электротоварами";

· "Современные требования к контролеру отдела технического контроля в машиностроении".

В техникуме 35 учебных аудиторий, включая 2 компьютерных класса, а также приёмная, кабинет директора, кабинет зам. директора по ОВР, кабинет зам. директора по АХЧ, 2 складских помещения, учебная лаборатория, спортивный зал, библиотека и хранилище книг, медпункт и центр оперативной печати. Техникум состоит из одного корпуса в 2 этажа, условно разделённого на "правое крыло" и "левое крыло".



Рисунок 1 - План первого этажа здания техникума



Рисунок 2 - План второго этажа здания техникума

2. Характеристика проблемы

Проанализировав деятельность ГОУ СПО ПЭМСТ и его структуру управления, приходим к выводу о необходимости построения и ввода в эксплуатацию локальной вычислительной сети с выделенным файловым сервером и доступом в сеть Internet как для преподавателей и административного персонала, так и для студентов.

Для начала определим, что такое локальная сеть. Локамльная вычислимтельная сеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт) [3].

Локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, сканеры, диски, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛС можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходятся прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям [4].

Характерная особенность ЛС - наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде. Существуют проводные и беспроводные (радио) каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров [5]:

* скорости передачи данных;

* пропускной способности;

* максимальной длины линии;

* помехозащищенности;

* механической прочности;

* удобства и простоты монтажа;

* стоимости и т.д.

Ethernet - это самая распространённая на сегодняшний день технология локальных сетей [6], поэтому организация сети Ethernet небольших зданий является актуальной задачей. В широком смысле Ethernet - это целое семейство технологий, включающее различные фирменные и стандартные варианты, из которых наиболее известны фирменный вариант Ethernet DIX, 10-мегабитные варианты стандарта IEEE 802.3, а также технология Fast Ethernet и высокоскоростная Gigabit Ethernet. Сама технология Ethernet достаточно несложная, аппаратные средства для реализации сети широко распространены и доступны, разработка и обслуживание такой сети требуют незначительных материальных средств. Интернет, грубо говоря, тоже является большою Локальной сетью, использующей протокол TCP/IP.

Интернемт (англ. Internet) - всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Построена на базе стека протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных [7].

Выделенный (dedicated) сервер - компьютер в сети, работающий исключительно как сервер сети и не способный выполнять другие (не сетевые) задачи. Сеть на основе сервера - сеть, в которой имеется четкое разделение абонентов на клиентов и серверов, и в которой есть хотя бы один выделенный сервер [6].

Существующая локальная сеть в учебном заведении разделена на две сети, не связанных между собой физически. Одна сеть соединяет между собой лишь административные отделы, такие как приёмная директора, директорская, отдел кадров, учебная часть, бухгалтерия и методический кабинет. Вторая сеть соединяет между собой компьютеры в кабинете информатики и не имеет доступ в Интернет. Данный аспект усложняет документооборот между административным и учебным персоналом, а также обмен цифровой информацией между преподавателями и студентами. Отсутствие файлового сервера также усложняет документооборот по учебному заведению. Отсутствует возможность проводить вебинары в учебных классах, on-line тестирования и использовать web-технологии в процессе обучения. локальная сеть оборудование программное

И так, для более быстрого документооборота по учебному заведению и усовершенствования учебного процесса было принято решение разработать и внедрить в эксплуатацию локальную сеть ГОУ СПО "Прокопьевский электромашиностроительный техникум" на основе уже имеющейся сети. Для этого необходимо провести обзор и анализ уже построенных и функционирующих сетей предприятий и учреждений, а также произвести анализ существующей сети и её компонентов.

3. Обзор и анализ известных разработок

В глобальной сети Internet мною были найдены и проанализированы проекты реализации локальных сетей множества фирм, предприятий и учреждений. Далее будут указаны характеристики и схемы реализации некоторых из них.

3.1 Локальная сеть офисного здания в г. Хабаровск

Объект информатизации - офисный центр, предоставляющий свою площадь в аренду для небольших компаний [8]. Центр состоит из 4х этажей, каждый из которых занимает отдельная фирма. Сеть выполнена на основе спецификации 100BASE-TX IEEE 802.3u. Используется топология звезда, задействован кабель витая пара пятой категории, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

Физическое проектирование ЛВС. Для передачи данных в сети используется технология Fast Ethernet, позволяющая организовать работу на 100Мбит/с.

Для построения ЛВС использовался кабель - неэкранированная витая пара категории 5e. Оборудование ЛВС выбиралось исходя из наилучшего соотношения цена/качество. Оборудование указано в таблице 1.

Таблица 1 - Список оборудования

Наименование	Модель	Кол-во (шт.)	Стоимость (руб/шт.)
Коммутаторы	ASUS GigaX 1016D	20	1 324
	3com 3C16490	1	17656
Маршрутизатор	Cisco Catalyst 3560-24PS	1	74351

Примечание: цены указаны на 2009 год.

Структурная схема локальной вычислительной сети (ЛВС) отображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема сети 1-го этажа

На первом этаже находится 1 фирма, в которой находится своя серверная и мини АТС. На этаже стоит 5 коммутаторов ASUS GigaX 1016D. Провода между этажами проводятся через коммуникационный стояк. Провода между рабочими станциями, маршрутизаторами и сервером проводятся в пластиковых кабель - каналах. Остальные три этажа здания выполнены по тому же принципу. Логическая схема ЛВС отображена на рисунке 4. Условные обозначения указаны на рисунке 5.

Данный пример наглядно отображает, как можно протянуть локальную сеть по всему зданию, используя для каждой отдельной фирмы свой независимый выделенный сервер с подключением к сети Internet через общий маршрутизатор.

Рисунок 4 - Логическая схема ЛВС офисного здания

Рисунок 5 - Условные обозначения структурной схемы ЛВС

Недостаток данной сети в том, что при выходе из строя общего маршрутизатора, раздающего Internet, все фирмы лишатся доступа к нему. Однако преимущества в том, что даже при выходе из строя этого общего маршрутизатора, в каждой фирме будет функционировать локальная сеть самой фирмы, благодаря серверам и маршрутизаторам на этажах.

3.2 Локальная сеть воинской части

Объект информатизации - ЛВС воинской части [9]. Учитывая, что ЛВС была проложена на секретном объекте, часть информации не изложена в проекте, что никак не влияет на интересующий нас пример реализации ЛВС. Все материалы, выложенные в этой и изучаемой мною работе, прямо не нарушают не одной статье законов РФ.

Рассмотренная структурированная кабельная система (СКС) военной части соответствует принятым международным стандартам (ANSI/TIA/EIA-568-A и ISO/IEC11801), и обеспечивает передачу всех видов информации (данные, голос, видео и т.д.) с учетом перспектив развития современных информационных технологий. Кроме того, данная СКС обеспечивает интеграцию и работоспособность всех элементов. Типовая схема построения СКС представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема типовой СКС

СКС выполнена с учетом следующих требований, предъявленных заказчиком:

· горизонтальная подсистема организована на основе 4-парного медного кабеля неэкранированная витая пара различных категорий (проводка для внешней ЛВС и внутри здания, а также телефонной системы);

· кабель прокладывался в нутрии зданий: по коридорам - в металлических лотках за фальшпотолком; внутри комнат - в декоративном пластиковом коробе сечением 200х 100 мм;

· на рабочем месте установлена информационная розетка RJ45 для подключения компьютера, RJ11 телефонного аппарата, факсимильного аппарата или модема;

· в состав активного оборудования ЛВС входят коммутаторы с поддержкой технологий виртуальных сетей и сетевого управления, концентраторы;

· система управления ЛВС обеспечивает управление всеми информационными ресурсами ЛВС, в том числе и ЛВС первой очереди.

Система управления ЛВС должна осуществлять:

· инвентаризацию - получение информации о состоянии аппаратных и программных средств, входящих в сеть;

· сбор статистики и мониторинг основных параметров производительности сети: скорости передачи пакетов, нагрузки, уровня ошибок и др.;

· возможность настройки параметров сети;

· изготовителем системы управления ЛВС должна быть компания Microsoft.

Требования к серверу. В качестве сервера для управления базой данных, центрального файлового сервера, файлового сервера рабочих групп, сервера электронной почты, web-сервера и сервера резервного копирования должны быть использованы компьютеры с характеристиками не ниже, чем следующие:

· не менее 2-х процессоров с параметрами не ниже: Рentium-IV 3000 MHz, c объёмом L2-cache не менее 1024 KB;

· оперативная память не менее 4 GB;

· объём дискового пространства не менее 500 GB;

· дисковод DVD;

· сетевая карта 1000 Мб/с.

Требования к сетевой операционной системе. В качестве сетевой операционной системы должны использоваться MS Windows 2003.

Требования к рабочим станциям. В состав ЛВС должны входить рабочие станции с параметрами не ниже:

· процессор не ниже Рentium-IV 1500 MHz;

· оперативная память не менее 512 MB;

· объём дискового пространства не менее 80 GB;

· видеоадаптер не ниже AGP 4x c видеопамятью не менее 128 МБ;

· дисковод CD-ROM;

· сетевая карта 100 Мб/с;

· монитор не менее 17";

· предустановленная операционная система MS Windows ХР Professional для обеспечения стабильной работы.

Требования к комплексу сетевой печати. В состав комплекса сетевой печати должны входить:

· один сетевой лазерный принтер большой рабочей группы. Формат бумаги А 4, скорость печати 32 лист/мин, возможность двусторонней печати;

· три персональных лазерных принтера. Формат бумаги А 4, скорость печати 14 лист/мин;

· один сканер - формата А 4 и один копировальный аппарата формат А 3;

· оборудование должно быть изготовлено компанией Hewlett-Packard.

Программно-аппаратные требования к средствам доступа в Internet. Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны обеспечивать обмен данными по модемному соединению, т.к. есть постановление о том, что в военной части возможно только модемное соединение со скоростью не выше 56 Кб/с (информация на 2007 год).

Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны включать в себя:

· высококачественный модем, обеспечивающий стабильную работу;

· программный межсетевой экран;

· обмен информацией с сетью Internet по соответствующим протоколам, а также WWW- Cache и Proxy для протоколов HTTP, Telnet, FTP.

Межсетевой экран должен обеспечивать:

· защиту ЛВС от доступа из сети Internet;

· подключение информационных серверов через выделенный порт;

· настройку алгоритмов передачи данных в зависимости от адресов IP и других характеристик передаваемых пакетов данных.

Требования к системе бесперебойного питания основного оборудования ЛВС. Система бесперебойного питания основного оборудования ЛВС должна обеспечить выполнение следующих функции:

· обеспечение электропитания центрального (основного) оборудования ЛВС при отсутствии внешнего питания;

· защита активного от импульсных помех внешней электросети;

· поддержка питания в пределах номинальных значений;

· система бесперебойного питания основного оборудования ЛВС должна строиться на локальных ИБП (источник бесперебойного питания) необходимой мощности;

· ИБП должны поддерживать управление по сети с использованием SNMP-протокола с помощью ПО управления под Windows ХР;

· ИБП должны устанавливаться в 19-дюймовые монтажные шкафы;

· ИБП должны быть изготовлены компанией APC.

Исходя из вышеперечисленных требований, ЛВС была реализована по следующим принципам, указанным ниже.

Оптимальным видом топологии для проекта является звездная топология стандарта 100Base-TX с методом доступа CSMA/CD, так как она имеет широкое применение в наши дни, её легко модифицировать и у нее имеется высокая отказоустойчивость. В проекте на территории военной части имеется 200 рабочих станции, которые требуется объединить в корпоративную сеть. Следуя из схемы выбора типа сети, было принято решение, что требуется установка сервера, так как, во-первых, должна обеспечиваться вертикальная структура (то есть разграниченный доступ к информации) и, во-вторых, количество рабочих станций предполагает управление сетью с выделенным сервером.

Выбор комплектующих производился на основе цены и качества оборудования и соответствует требованиям заказчика.

При выборе программного обеспечения, устанавливаемого на серверное оборудование, было отдано предпочтение Windows 2003 Server, одной из самых популярных и простых в работе и обслуживании ОС на данный период времени.

Построение технической модели. СКС связывает 5 зданий: двухэтажная казарма, база техники, КПП, узел связи, штаб, указанные на рисунке 7.

Было принято техническое решение: поставить коммутатор в чердачное помещение казармы и от него протянуть кабеля различными способами к другим зданиям. Для начала необходимо было замерить расстояния от казармы, для того, чтобы было видно, по какой технологии будет связаны данные здания. Результаты показаны на рисунке 8.

Рисунок 7 - Условное обозначение плана воинской части

Рисунок 8 - Расстояния от казармы до других зданий

Учитывая то, что от штаба и базы техники до казармы меньше чем 100м, было решено проложить "внешнюю" экранированную витую пару 6-ой категории. До узла связи обычной витой пары недостаточно. Для этого здания было решено протянуть четырехжильный экранированный кабель П-296. Этот кабель может сохранять сигнал на расстоянии около 250 м. До КПП 350 метров, это большое расстояние даже для кабеля П-296. Для таких расстояний подходит технология VDSL, ее и решено было поставить в данном случае.

Свитчи расположены в казарме, здании узла связи и базы техники, в штабе и КПП находиться по одному компьютеру, и ставить свитч нет необходимости.

В казарме расположено 9 компьютеров, в здании узла связи 5, и на базе техники 3. Конкретное местоположение компьютеров указано, по причине секретности информации.

На всех зданиях есть чердачные помещения, в которых и располагаются сейфы с сетевым оборудованием.

Построенная СКС обеспечивает функционирование ЛВС, то есть на каждом рабочем месте монтируется информационная розетка с розеточным модулем.

Важным компонентом построении сети, указанным в плане заказчика, является защита информации. После проведения исследования по этому вопросу, были использованы пять основных средств защиты информации:

· аппаратные;

· программные;

· криптографические;

· организационные;

· законодательные.

Для обеспечения безопасности сети от попыток проникновения извне в проекте использован аппаратный комплекс межсетевого экран Firewall.

Так же была проведена работа по защите СКС и оборудования от физических негативных воздействий. Всё оборудование заземлено, был проведен комплекс специальных мероприятий, называемых молниезащитой, основным элементом которой является молниеотвод.

Данный пример показывает, как производить расчет и построение ЛВС на основе плана заказчика, на каких принципах строится построение СКС между несколькими зданиями и какие работы следует проводить для улучшения отказоустойчивости оборудования и сети в целом. Недостатками сети является секретность рассмотренного объекта, что не даёт полной картины построения, расположения оборудования и экономической составляющей проекта.

3.3 Локальная сеть офисного здания в г. Москва

Объект информатизации - структурированная кабельная система, установленная на 3х этажах в 8-этажном здании офисного назначения, отдельные этажи которого имеют идентичную планировку, изображенную на рисунке 9 на примере 4го этажа, с указанием расположения рабочих мест и кабельных каналов в коридорах и помещениях для размещения пользователей [10]. На каждом этаже здания, согласно плану, имеется по 35 рабочих помещений, предназначенных для размещения пользователей. В будущем планируется дальнейшее расширение ЛС по вертикали.

При построении ЛС проведена "архитектурная" фаза проектирования сети, в ходе которой проведена работа по подсчёту общей площади каждого из 3х рассматриваемых этажей здания и каждой комнаты в отдельности, на основании которой рассчитано необходимое количество материалов для построения и выбран сам метод прокладки провода. Подробные расчеты работе не указывается, т.к. они специфичны и применимы именно к этому проекту.

Для прокладки горизонтальных и магистральных кабелей подсистемы внутренних магистралей проектируемой СКС используются следующие разновидности каналов:

· закрытые металлические лотки за фальшпотолком, предназначенные для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы в коридорах;

· декоративные кабельные короба (в связи с отсутствием каналов в стенах и в полу рабочих помещений пользователей), изготовленные из негорючего пластика и используемые для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы и силовых кабелей питания;

В этом случае кабели надежно защищены от механических воздействий. Все эти элементы, за исключением каналов стояка, изображены на рисунке 10.



Рисунок 9 - План 4-го этажа здания

Рисунок 10 - Подсистемы СКС

Общая структура, иерархия и основные части рассматриваемой сети отображены на рисунке 11.

Рисунок 11 - Общая структура ЛС организации

Аппаратные средства.

Серверы:

· HP ProLiant DL360 G4p (8 шт.);

· Fujitsu Siemens PRIMERGY RX220 (1 шт.).

Точка доступа - TEW-610APB (1 шт.).

Операционные системы, использованные при составлении проекта:

· Microsoft Windows 2003 Server (9 шт.);

· Microsoft Windows ХР Professional (207 шт.).

Программное обеспечение:

· Citrix Metaframe 1.0 FR3 с ftp://ftp.citrix.com/;

· Microsoft SQL Server 2005 Enterprise;

· Microsoft Exchange Server 2005 Enterprise;

· Jabber Server;

· InfraCom Server;

Вспомогательные средства: сетевые карты, свитчи и настроенное сетевое подключение между сервером и клиентом.

Стандартом построения ЛВС является Fast Ethernet. Использование для реализации горизонтальной подсистемы элементной базы категории 5е обеспечивает передачу по трактам СКС сигналов всех широко распространенных на практике разновидностей Ethernet.

Качественным отличием от предыдущих примеров является наличие в проекте беспроводные сети, называемые также Wi-Fi или WLAN (Wireless LAN) сети, обладают, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главным из которых, конечно же, является:

· простота развёртывания;

· гибкость архитектуры сети, когда обеспечивается возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;

· быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях к времени построения сети.

Так же, беспроводная сеть не нуждается в прокладке кабелей (часто требующей штробления стен).

В то же время беспроводные сети на современном этапе их развития не лишены серьёзных недостатков. Прежде всего, это низкая, по сегодняшним меркам, скорость соединения, которая к тому же серьёзно зависит от наличия преград и от расстояния между приёмником и передатчиком.

Один из способов увеличения радиуса действия беспроводной сети заключается в создании распределённой сети на основе нескольких точек беспроводного доступа. При создании таких сетей появляется возможность превратить весь офис в единую беспроводную зону и увеличить скорость соединения вне зависимости от количества стен (преград) в офисе.

Аналогично решается и проблема масштабируемости сети, а использование внешних направленных антенн позволяет эффективно решать проблему препятствий, ограничивающих сигнал.

Данный проект Wi-Fi сети построен на протоколе 802.11g и как аппаратную часть использует точку доступа TEW-610APB.

Характеристики точки доступа TEW-610APB указаны в таблице 2. Внешний вид точки доступа отображён на рисунке 12.

Рисунок 12 - точка доступа TEW-610APB

Таблица 2 - Характеристики точки доступа TEW-610APB

Частота	2.412-2.484 ГГц
Мощность передатчика (802.11b)	18dBm
Мощность передатчика (802.11g)	16dBm
802.11g:	54, 48, 36, 24, 18, 12, 9, 6 Мбит/сек;
802.11b:	11, 5.5, 2, 1 Мбит/сек
Чувствительность приемника (802.11b)10-5 BER @	85 dBm
Чувствительность приемника (802.11g)10-5 BER @	75 dBm
Режимы	Access Point, WDS Bridge (до 6 устройств)
Соответствие стандартам	IEEE 802.11g, IEEE 802.11b, 802.3 (Ethernet), 802.3u (Fast Ethernet)
Модуляция 802.11b:	CCK (11 и 5.5 Мбит/сек), Barker Modulations (1, 2 Мбит/сек);
802.11g:	OFDM (6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Мбит/сек)
Радиус действия	150 метров в помещении
	400 метров на открытой местности
Управление	Web-интерфейс
Порты	1 порт 10/100 Мбит/сек LAN с поддержкой Auto-MDIX
Безопасность	WEP-кодирование с 64- или 128-битным ключом; поддержка кодирования WPA/WPA2 и WPA-PSK/WPA2-PSK; фильтрация по MAC-адресу
Антенна	2 внешние несъемные дипольные антенны 4dBi, 2 внутренние антенны
Усиление антенны	4 dBi

Количество пользователей, одновременно работающих с точкой доступа, зависит в основном от объема трафика данных (большие или маленькие загружаемые файлы). Пропускная способность распределяется между пользователями беспроводной сети, как и в проводных сетях. Производительность сети измеряется по количеству одновременно работающих пользователей сети. Например, пропускная способность точки доступа 802.11g составляет до 54 Мбит/с.

Эта пропускная способность достаточна для:

· до 200 пользователей, иногда проверяющих электронную почту (в текстовом формате) и практически не использующих Интернет;

· до 100 активных пользователей, часто использующих электронную почту и работающих с файлами среднего размера;

· От 40 до 80 очень активных пользователей, постоянную использующих сеть и работающих с большими файлами.

В данном случае одной точки доступа оказалось достаточно, чтобы обеспечить приемлемую скорость доступа для пользователей и достаточную зону покрытия, изображённую на рисунке 13. В дальнейшем для повышения производительности можно добавить еще точки доступа, дающие пользователям более высокую скорость для входа в сеть. Оптимизация сетей достигается благодаря настройке различных каналов для точек доступа. Эта особенность хорошо сказывается на дальнейшем расширении сети и добавления в неё новых пользователей.

Данный объект информатизации отображает возможность построения и пример реализации не только проводной локальной сети, но и беспроводной, показывает преимущества и недостатки данного построения сети.

Беспроводные локальные сети (WLAN) обладают следующими преимуществами перед кабельными сетями (LAN):

· возможность неограниченного передвижения в области покрытия WLAN, сохраняя доступ к корпоративным информационным ресурсам;

· возможность инсталляции WLAN в случаях, когда установка обычной кабельной сети затруднена или невозможна (в исторических зданиях, на открытой местности);

· возможность создания мобильных передвижных LAN;

· высокая скорость развертывания WLAN;

· близкая к нулю стоимость эксплуатации WLAN.

Низкую безопасность и защищенность данных и самих сетей Wi-Fi на сегодня можно считать главным минусом технологии.

Рисунок 13 - Зона покрытия точки доступа TEW-610APB

3.4 Локальная сеть редакции журнала "ARRU Style"

Объект информатизации - локальная сеть редакции журнала "ARRU Style" [11]. Она располагается на первом этаже здания, имеет отдельный вход. План здания показан на рисунке 14. План здания с размерами изображён на рисунке 15.

Основные помещения здания:

· приёмная;

· кабинет Главного редактора;

· зал для конференций;

· отдел вёрстки и дизайна;

· IT-отдел и серверная;

· рабочий зал №1;

· рабочий зал №2;

· отдел рекламы;

· комната отдыха и кухня;

· два туалета.

В редакции работа организована таким образом, что работник может занять любое рабочее место из существующих в рабочих залах №1 и №2. Также важно отметить тот факт, что в рабочих залах и в комнате отдыха не будет стационарных компьютеров. Работники редакции приносят с собой ноутбуки и нетбуки.

Однако в проекте рассматривается максимально возможная нагрузка сети:

· максимальное число компьютеров - 43;

· число стационарных компьютеров - 12;

· число возможных ноутбуков - 31.

Размещение компьютеров на рабочих местах показано на рисунке 16.

Рисунок 14 - Общий план здания редакции

Рисунок 15 - Схематический план здания редакции с размерами



Рисунок 16 - Расположение компьютеров и периферийных устройств

В проекте использована операционная система "Windows 7. Корпоративная", которая имеет необходимый интерфейс, достаточный для работы уровень безопасности, надежности и производительности, и создана специально для корпоративных систем. Для передачи данных в сети используется технология Fast Ethernet, позволяющая организовать работу на 100Мбит/с.

Основной задачей реализации данной ЛВС являлась организация достаточно надежной и быстрой сети. Во все кабинеты, в которых стоят стационарные компьютеры, необходима такая сеть, чтобы обеспечить эффективную работу отделов и обмен информацией между ними. Для выполнения этой задачи решено использовать витую пару, поскольку она не дорогая, но в то же время при всех своих недостатках способна поддержать необходимую скорость на небольших расстояниях. Для того чтобы соответствовать выбранной спецификации 100BASE-TX, использована витая пара категории 5e. Выбор пал на неэкранированную витую пару, так как электромагнитное окружение не сложное, а для Fast Ethernet по результатам исследований нет значительной разницы между экранированной и неэкранированной витой парой, при этом затраты на неэкранированный провод значительно ниже.

Средой передачи данных для рабочих залов и комнаты отдыха выбрана беспроводная локальная сеть Wi-Fi. Ключевое достоинство рабочих залов в достаточной мобильности рабочих мест. Для того чтобы сохранить эту мобильность, логично использовать беспроводную среду передачи данных. Также стоит отметить то, что расположение самих рабочих залов таково, что тянуть кабели к рабочим столам затруднительно. Так как в редакции планируется обмен в основном текстовой и графической информацией, которая не имеет большой объем, те возможности скорости передачи данных, которые дает беспроводная сеть, более чем достаточны для организации такой работы. В комнате отдыха также эффективнее использовать беспроводную связь.

Для физического построения сети была выбрана топология "звезда". Общая структура ЛС изображена на рисунке 17.

Теоретическая скорость передачи данных от коммутатора к точке доступа 100 Мбит/с. Однако точки доступа могут пропускать до 54 Мбит/с. При расчете примерного служебного трафика решено, что оптимальный вариант - использовать четыре точки доступа, по две на каждый из рабочих залов, поскольку в них нет значительных препятствий для прохождения сигнала, и хорошая точка доступа позволит покрыть всю территорию. В таком случае средняя скорость передачи данных для пользователей беспроводной сети составит не менее 6 Мбит/с, что удовлетворяет поставленным требованиям.



Рисунок 17 - Общая структура ЛС редакции

При трассировке сети учитывались следующие факты:

· в здании уже был выполнен капитальный ремонт;

· присутствует подвесной потолок на расстоянии 20 см от потолка;

· помещения здания разделены стеной, выполненной из гипса;

· в здании заменена электропроводка, имеющая заземление;

· подвод питания к компьютерам уже выполнен.

На рисунке 18 показана схема прокладки сети и её составляющих на плане здания, т.е. каким образом провода проложены до компьютеров и точек доступа. Основные кабель-каналы монтированы за подвесным потолком. К компьютерам и точкам доступа провода прокладываются также по кабель-каналам вдоль стены сверху вниз. Типовая изометрия для кабинетов и для подключения точек доступа изображена на рисунке 19.

Рисунок 18 - Общая структура ЛС редакции

Рассмотренный объект информатизации подробно описывает и отображает графически некоторые особенности построения смешанных сетей, расчет и развертку этих сетей в помещении, а также выбор оборудования и комплектующих для прокладки сети, которые не были изложены в работе по причине применимости только к данному проекту. Этот проект можно использовать в качестве базы для проектирования реальной локальной сети ГОУ СПО ПЭМСТ.



Рисунок 19 - Типовая изометрия расположения розеток и точек доступа в помещении редакции

4. Выбор системы-прототипа и описание ее с видами обеспечения

Сделав обзор и анализ существующих разработок, за систему-прототип выбираем существующую локальную сеть ГОУ СПО ПЭМСТ, применив на неё разработки, рассмотренные в 3-ем пункте работы, в виде апгрейда. В ЛС будут внесены изменения, расширив её функциональное использование, но сохранив действующие применение.

4.1 Информационное обеспечение

Весь документооборот, осуществляемый по локальной сети техникума, проводится через файловый сервер. На нём хранятся все необходимые документы и шаблоны, распределённые по папкам и каталогам. Они, в свою очередь, носят имена тех структурных подразделений, к которым относятся. Все эти папки и каталоги сведены в одну общую локальную папку "Work". Она закрыта для общего доступа. Доступ к ней имеет только работники учебного заведения через учётные записи пользователей, прописанные администратором сети.

Для студентов доступна локальная папка "Students" на файловом сервере. В неё преподаватели выкладывают методические материалы по своим предметам и необходимые программы для лабораторных и практических работ.

За обновление документов на сервере отвечают методические работники и лаборанты. За обеспечение работоспособности файлового сервера и сети в целом отвечает системный администратор.

4.2 Техническое обеспечение

Техническое обеспечение представляют собой следующий набор технических средств:

· персональные компьютеры различной конфигурации (14 ПК на первом этаже и 30ПК на втором этаже);

· файловый сервер;

· сетевое оборудование (ADSL модем, маршрутизаторы, точка доступа для беспроводной сети);

· телефонная линия с доступом к сети интернет по технологии xDSL;

· оргтехника (принтеры, сканеры, ксероксы, плоттер, факс);

· интерактивные доски и переносные проекторы;

· источники бесперебойного питания.

Все принтеры и копировальные машины изготовлены компанией Hewlett-Packard. Это обеспечивает взаимозаменяемость картриджей с краской и упрощает ремонт при поломке оборудования.

4.3 Программное обеспечение

Программное обеспечение - программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем.

Для работы используются следующие программные средства:

· операционные системы семейства Windows (Windows XP SP3);

· серверная операционная система Windows Server 2003;

· пакет офисных программ Microsoft Office;

· справочно-правовая система "Гарант" и "Консультант плюс" - база законодательства РФ, региональные законодательства, муниципальные законодательства;

· программные продукты фирмы 1С (1С:Бухгалтерия);

· "ABBYY FineReader" - программа сканирования и опознавания текста;

· "КОМПАС-3D" - система автоматизированного проектирования с возможностями оформления проектной и конструкторской документации согласно стандартам серии ЕСКД и СПДС;

· "ТехноПро" - программа для проектирования технологических процессов;

· "CorelDRAW", "Adobe Photoshop" - многофункциональные графические редакторы;

· "Kaspersky Endpoint Security" - антивирусное ПО;

· "Internet Explorer", "Google Chrome" - интернет браузеры.

5. Теоретические основы проектирования локальной сети

Любое проектирование, как известно, представляет собой сильно упрощенное моделирование еще не наступившей действительности. Именно поэтому предусмотреть все возможные факторы, учесть все потребности, которые могут возникнуть в будущем, практически невозможно [6].

Однако общие подходы к проектированию локальных компьютерных сетей все-таки могут быть сформулированы, некоторые полезные принципы такого проектирования предлагаются и с успехом используются. Не стоит только воспринимать их как нечто пригодное для любых практических случаев и учитывающее все возможные ситуации.

На рисунке 20 приведена примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании локальной сети. Вообще, проблема выбора одного из многочисленных вариантов при проектировании ЛС является основной для данного раздела. Выбор затрудняет необходимость учета множества требований, иногда противоречивых (например, обеспечение высоких технических характеристик сети при доступной стоимости), а также настойчивая, порой агрессивная реклама отдельных решений. Последнее часто относится к новейшим вариантам сетевого оборудования и/или программного обеспечения, отнюдь не самым доступным по цене и не всегда имеющим значительные преимущества по техническим характеристикам перед опробованными вариантами.

Не все этапы проектирования, перечисленные на рисунке 20, будут далее рассматриваться. Так, организация силовой электрической сети, актуальна в относительно редких случаях. Например, если сеть размещается в новом здании или производится капитальный ремонт, то возникает необходимость организации силовой электрической сети "по всем правилам". Многие из этих правил в отечественных условиях реализуются нечасто (или возможность их реализации ограничена по техническим причинам).

Не вдаваясь в излишние подробности, следует упомянуть необходимость организации полноценной системы заземления оборудования (что означает использование не 2х, а 3х-полюсных розеток, причем один из полюсов должен быть подключен к шине физического заземления) и обеспечение мер электробезопасности.

Основные преимущества (или принципы) СКС:

· универсальность: передача данных в ЛВС, видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной безопасности либо охранных систем по единой кабельной системе, организация локальной телефонной сети;

· устойчивость: тщательно спланированная СКС устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую надежность и защиту данных в течение многих лет.

Основным препятствием широкого внедрения СКС является, как уже отмечалось, их высокая стоимость, что делает приемлемым это решение для относительно масштабных локальных сетей уровня организации. Действительно, стандарты на СКС предусматривают проведение, наряду с прочими, комплекса дорогостоящих строительных работ.

Основными стандартами на СКС являются:

· международный стандарт ISO/IEC 11801 Generic Cabling for Customer Premises;

· европейский стандарт EN 50173 Information technology - Generic cabling systems;

· американский стандарт ANSI/TIA/EIA 568-В Commercial Building Telecommunication Cabling Standard.

Стандарты на СКС периодически (примерно раз в пять лет) пересматриваются в связи с развитием аппаратных средств локальных сетей (включая совершенствование медных и оптоволоконных кабелей).

Согласно стандартам, СКС включает следующие три подсистемы:

· магистральная подсистема комплекса;

· магистральная подсистема здания;

· горизонтальная подсистема.

Распределительные пункты (РП) обеспечивают возможность создания топологии каналов типа "шина", "звезда" или "кольцо".

Магистральная подсистема комплекса включает магистральные кабели комплекса, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП комплекса и РП здания и коммутационные соединения в РП комплекса. Магистральные кабели комплекса также могут соединять между собой распределительные пункты зданий.

Магистральная подсистема здания включает магистральные кабели здания, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП здания и РП этажа, а также коммутационные соединения в РП здания. Магистральные кабели здания не должны иметь точек перехода, электропроводные кабели не следует соединять сплайсами (тип непосредственного соединения кабелей без разъемов).

Горизонтальная подсистема включает горизонтальные кабели, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП этажа, коммутационные соединения в РП этажа и телекоммуникационные разъемы. В горизонтальных кабелях не допускается разрывов. При необходимости возможна одна точка перехода. Точка перехода - это место горизонтальной подсистемы, в котором выполняется соединение двух кабелей разных типов (например, круглого кабеля с плоским) или разветвление многопарного кабеля на несколько четырехпарных. Все пары и волокна телекоммуникационного разъема должны быть подключены. Телекоммуникационные разъемы не являются точками администрирования. Не допускается включения активных элементов и адаптеров в состав СКС.

Для подключения к СКС достаточно одного сетевого кабеля. Стандарты на СКС по содержанию можно разделить на три группы - стандарты проектирования, монтажа и администрирования. Пожалуй, наиболее полезная в практическом плане группа стандартов монтажа включает рекомендуемые типы и длины отдельных сегментов кабелей в различных подсистемах. В настоящее время во вновь создаваемых кабельных системах рекомендуется использовать только витую пару (симметричный кабель в соответствии с терминологией стандартов) и оптоволоконный кабель, причем, чем выше уровень подсистемы, тем предпочтительнее использование оптоволокна.

Стандарт определяет пять классов приложений. Этим гарантируется гибкость в выборе различных систем передачи информации.

Классы приложений:

· "Класс A" - речевые и низкочастотные приложения. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения "Класса A", определены до 100 КГц;

· "Класс B" - приложения цифровой передачи данных со средней скоростью. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения "Класса B", определены до 1 МГц;

· "Класс C" - приложения высокоскоростной цифровой передачи данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения "Класса C", определены до 16 МГц;

· "Класс D" - приложения сверхвысокой скорости передачи данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса D, определены до 100 МГц;

· "Класс оптики" - приложения с высокой и сверхвысокой скоростью цифровой передачи. Рабочие характеристики волоконно-оптических кабельных линий определены для частот 10 МГц и выше. Ширина полосы обычно не является ограничивающим фактором в системах на территории конечных пользователей.

При построении сети необходимо учесть и разработать следующее:

· структуру, иерархию и основные части сети (по подразделениям предприятия, а также по комнатам, этажам и зданиям предприятия);

· основные направления и интенсивность информационных потоков в сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и в дальней перспективе);

· характер передаваемой по сети информации (данные, оцифрованная речь, изображения), который непосредственно сказывается на требуемой скорости передачи (до нескольких сотен Мбит/с для телевизионных изображений высокой четкости);

· технические характеристики оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов) и его стоимость;

· возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля;

· обслуживание сети и контроль ее безотказности и безопасности;

· требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, по возможностям контроля обмена информацией и т.д.;

· необходимость подключения к глобальным или к другим локальным сетям.

Сеть, по сравнению с автономными компьютерами, порождает множество дополнительных проблем: от простейших механических (компьютеры, подключенные к сети, труднее перемещать с места на место), до сложных информационных (необходимость контролировать совместно используемые ресурсы, предотвращать заражение сети вирусами) [12]. К тому же пользователи сети уже не так независимы, как пользователи автономных компьютеров, им надо придерживаться определенных правил, подчиняться установленным требованиям, которым их необходимо научить.

Наконец, сеть остро ставит вопрос о безопасности информации, защиты от несанкционированного доступа, ведь с любого компьютера сети можно считать данные с общих сетевых дисков. Защитить один компьютер или даже несколько одиночных гораздо проще, чем целую сеть. Поэтому приступать к установке сети целесообразно только тогда, когда без сети работа становится невозможной, непроизводительной, когда отсутствие межкомпьютерной связи сдерживает развитие дела.

В начале проектирования сети необходимо провести полную "инвентаризацию" имеющихся компьютеров и их программного обеспечения, а также периферийных устройств (принтеров, сканеров и т.д.). Это позволит при организации сети исключить ненужное дублирование (оборудование и программное обеспечение теперь могут быть разделяемыми ресурсами), а также поставить задачи модернизации (апгрейда) как аппаратных, так и программных средств.

Требуемая длина линий связи сети также играет не малую роль в проектировании сети. Например, если расстояния очень большие, может понадобиться использование дорогого оборудования. К тому же с увеличением расстояния резко возрастает значимость защиты линий связи от внешних электромагнитных помех. От расстояния зависит и скорость передачи информации по сети (выбор между Ethernet и Fast Ethernet). Целесообразно при выборе расстояний закладывать небольшой запас (хотя бы процентов 10) для учета непредвиденных обстоятельств. Преодолеть ограничения по длине иногда можно путем выбора структуры сети, разбиения ее на отдельные части.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой. Сеть предприятия может включать в себя рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями. Для объединения частей сети могут использоваться репитеры, репитерные концентраторы, коммутаторы, мосты и маршрутизаторы. Причем в ряде случаев стоимость этого объединительного оборудования может даже превысить стоимость компьютеров, сетевых адаптеров и кабеля, поэтому выбор структуры сети исключительно важен.

В идеале структура сети должна соответствовать структуре здания или комплекса зданий предприятия. Рабочие места группы сотрудников, занимающихся одной задачей (например, бухгалтерия, отдел продаж, инженерная группа), должны размещаться в одной или рядом расположенных комнатах. Тогда можно компьютеры этих сотрудников объединить в один сегмент, в единую рабочую группу и установить вблизи их комнат сервер, с которым они будут работать, а также концентратор или коммутатор, связывающий все их машины. Точно так же рабочие места сотрудников подразделения, занимающихся комплексом близких задач, лучше расположить на одном этаже здания, что существенно упростит их объединение в сегмент и дальнейшее его администрирование. На этом же этаже удобно расположить коммутаторы, маршрутизаторы и серверы, с которыми работает данное подразделение.

Как и в других случаях, при выборе структуры разумно оставлять возможности для дальнейшего развития сети. Например, лучше приобретать коммутаторы или маршрутизаторы с количеством портов, несколько большим, чем требуется в настоящий момент (хотя бы на 10-20 процентов). Это позволит при необходимости легко включить в сеть один или несколько сегментов. Ведь любое предприятие всегда стремится к росту (порой совершенно напрасно), и этот рост не должен каждый раз приводить к необходимости проектировать сеть предприятия заново.

5.1 Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности [13]:

· уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;

· скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

· возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);

· метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);

· разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;

· стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

Всем этим часто пренебрегают, а напрасно: заменить программное обеспечение сравнительно просто, а вот замена аппаратуры, особенно прокладка кабеля, обходится порой очень дорого, а иногда бывает просто невозможна. В первую очередь следует проанализировать применимость для рассматриваемого случая сети Ethernet, как наиболее популярной, недорогой и допускающей развитие (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet).

Еще одна важная задача - это выбор компьютеров. Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются на предприятии, то выделенный сервер желательно приобретать специально для сети. Лучше, если это будет быстродействующий специализированный компьютер-сервер, спроектированный с учетом специфических нужд сети (такие серверы выпускаются всеми крупнейшими производителями компьютеров).

...