Размещено на http://www.allbest.ru

38

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Владимирской области

«Владимирский строительный колледж»

Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей

Курсовая работа

по дисциплине: Компьютерные сети и телекоммуникации

на тему: Проектирование локально-вычислительной сети фирмы «Магеллан»

Выполнил: студент группы Т-109

Земсков И.Н.

Проверил: Блохина И.С.

Владимир - 2012г.

Содержание

• Введение
• 1. Задание на курсовой проект
• 2. Описание локально-вычислительной сети
• 3. Топология ЛВС
• 4. Схема локальной сети
• 5. План помещений
• 6. Обоснование выбора технологии ЛВС
• 6.1 Стандарты реализации Fast Ethernet
• 6.2 Технологии построения ЛВС
• 6.3 Анализ среды передачи данных
• 6.4 Топология сети
• 6.5 Метод доступа
• 7. Аппаратное и программное обеспечение
• 8. Расчет характеристик сети
• 9. Расчет стоимости сети
• 10. Рекомендации по использованию сети
• Заключение
• Список используемой литературы
• Приложения
• Введение
• На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80% из них объединены в различные информационно - вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet. локальный вычислительный сеть ЛВС
• Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации между компьютерами разных фирм производителей, работающих по разным программным обеспечениям.
• Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более одного компьютера.
• Основные преимущества, обеспечиваемые локальной сетью - возможность совместной работы и быстрого обмена данными, централизованное хранение данных, разделяемый доступ к общим ресурсам, такими как принтеры, сеть Internet и другие.
• Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.
• Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Local Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно - программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанных друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций.
• Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.
• Еще одной важнейшей функцией локальной сети является создание отказоустойчивых систем, продолжающих функционирование (пусть и не в полном объеме) при выходе из строя некоторых входящих в них элементов. В ЛВС отказоустойчивость обеспечивается путем избыточности, дублирования, а также гибкости работы отдельных входящих в сеть частей (компьютеров).
• Конечной целью создания локальной сети на предприятии или в организации является повышение эффективности работы вычислительной системы в целом.
• Построение надежной ЛВС, соответствующей предъявляемым требованиям по производительности и обладающей наименьшей стоимостью, требуется начинать с составления плана. В плане сеть разделяется на сегменты, подбирается подходящая топология и аппаратное обеспечение.
• Задание на курсовой проект

В данной курсовой работе требуется:

дать характеристику предприятия, для которого проектируется ЛВС (вид деятельности, решаемые задачи, количество зданий и помещений, поэтажные планы);

провести сравнительный анализ возможных топологий сети и выбрать из них наиболее предпочтительную;

провести сравнительный анализ двух и более вариантов построения ЛВС с системных позиций с оценкой по основным параметрам (быстродействие, надежность, информационная безопасность, стоимость);

разработать структурно-функциональную схему ЛВС;

рассчитать производительность каналов и соединительной аппаратуры или устройств и подобрать соответствующее оборудование;

Данные проектируемой ЛВС:

Количество этажей - 2.

Количество помещений - 7.

Количество сегментов - 2.

Количество ЭВМ - 15.

Количество ЭВМ в сегменте - 7 и 8.

Производительность - 0,2 Мбит/с (20% машин), 1,2 Мбит/с (80% машин) в сегменте.

2. Описание локально-вычислительной сети

Данная локальная сеть разрабатывается для туристического агентства “Магеллан”.

Турфирма “Магеллан” имеет лицензию на туроператорскую и турагентскую деятельность.

Виды деятельности предприятия:

организация международного туризма;

осуществление внешнеэкономической деятельности;

организация рекреационного, оздоровительного, экскурсионного туризма;

продажа авиабилетов на международные и внутренние рейсы;

консультационные услуги.

Для повышения эффективности оказываемых услуг необходимо наличие высокоскоростного интернета и грамотно построенной локальной сети внутри организации.

Разрабатываемая локальная сеть будет использоваться для обеспечения доступа к сети Internet, хранения на общем сервере большого количества документации и оперативного предоставления услуг.

Локальная сеть будет состоять из 15 ЭВМ, разделенных на 2 сегмента по 8 и 7, а также одного общего сервера. Сегментация сети необходима, так как организация занимает двухэтажное здание. Сервер будет находиться на первом этаже.

Соединительные сетевые провода будут располагаться в специальных технологических каналах под искусственным напольным покрытием, такой метод прокладки кабеля увеличивает длину между рабочей станцией и коммутатором, однако в целях безопасности такое решение является оптимальным.

3. Топология ЛВС

Топология - это конфигурация соединения элементов.  Сетевая топология описывает способ сетевого объединения различных устройств. Топология во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.

Одним из подходов к классификации топологий локальных вычислительных сетей является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных.

В широковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии "общая шина", "дерево", "звезда с пассивным центром". Сеть типа "звезда с пассивным центром" можно рассматривать как разновидность "дерева", имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному персональному компьютеру. Топологии сетей отличаются друг от друга по трем основным критериям:

· режиму доступа к сети;

· средствам контроля передачи и восстановления данных;

· возможностью изменения числа узлов сети.

Топология “звезда”

В данной топологии вся информация передается через некоторый центральный узел, так называемый обрабатывающий компьютер (рисунок 1). Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения. Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел. 



Рисунок 1 - Топология звезда

Преимущество этой структуры в том, что никто другой не может влиять на среду передачи. Один сервер управляет и владеет ею.

С другой стороны, центральный узел должен быть исключительно надежным устройством как в смысле логического построения сети (отслеживание конфликтных ситуаций и сбоев), так и физического, поскольку каждое периферийное устройство имеет свой физический канал связи и, следовательно, все они должны обеспечивать одинаковые возможности доступа. Дополнительное устройство может быть включено в сеть только в том случае, если организован порт для его подсоединения к центральному узлу.

Топология “кольцо”

В кольцевой структуре информация передается от узла к узлу по физическому кольцу (рисунок 2). 

Рисунок 2 - Топология кольцо

Приемник копирует данные, регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информация была корректно получена адресатом. В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контроллера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач. Чтобы этого избежать, необходимо включать в сеть автоматические переключатели, которые берут на себя инициативу, если данное устройство вышло из режима нормальной работы. То есть, они позволяют включать/выключать отдельные узлы без прерывания нормальной работы.

Топология “шина ”

В любой шинной структуре все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине. В отличие от "кольца" адресат получает свой информационный пакет без посредников (рисунок 3).  

Рисунок 3 - Топология шина

Процесс подключения дополнительных узлов к шине не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети, как это имеет место в случае топологии "звезда". Однако шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Существует два метода регулирования такого доступа, известного еще под термином "шинный арбитраж":

· "фиксированный мастер" (централизованный контроль шины) - доступ к шине контролируется центральным мастер-узлом;

· "плавающий мастер" (децентрализованный контроль шины) - благодаря собственному интеллекту каждое устройство само определяет регламент доступа к шине.

Сравнение этих топологий представлено в приложении 1.

Исходя из приложения 1, для разработки сети была выбрана топология «звезда», т.к. в случае выхода из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом (высокая надежность), хорошая масштабируемость сети, высокая производительность сети.

4. Схема локальной сети

Ниже представлена схема расположения компьютеров и протяжки кабелей по этажам (рисунки 4,5).

Рисунок 4 - Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 1 этаже

Рисунок 5 - Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже

Данная схема разработана с учетом характерных особенностей здания. Кабели будут расположены под искусственным напольным покрытием, в специально отведенных для них каналах. Протяжка кабеля на второй этаж будет осуществляться через телекоммуникационный шкаф, который расположен в кабинете генерального директора, который дополнительно используется как серверная комната, где располагаются сервер и маршрутизатор. Коммутаторы расположены в тумбах (рисунок 6).

Рисунок 6 - Общая схема сети

5. План помещений

Ниже представлена схема расположения помещений на этажах (рисунки 6,7).

Рисунок 7 - План помещений на 1 этаже

Рисунок 8 - План помещений на 2 этаже

В данном разделе представлен план помещений двухэтажного офисного здания, в котором проектируем ЛВС. Размеры самого здания 20x12 метров.

Список помещений в здании и их размеры

Кабинет генерального директора - 8x7 метров;

Коридор 1 этажа - 8x4 метров;

Хозяйственный отдел - 9x8 метров;

Отдел работы с корпоративными клиентами - 14x4 метров;

Санузел - 6x4 метров;

Отдел управления персоналом - 12x7 метров;

Коридор 2 этажа - 7x4 метров;

Финансовый отдел - 9x7 метров;

Отдел продаж - 13x5 метров.

Расчет кабеля, розеток и коннекторов RJ-45 для проектирования сети

Кабинет генерального директора - 18 метров кабеля, 2 розетки, 9 коннекторов;

Хозяйственный отдел - 64 метров кабеля, 3 розетки, 6 коннекторов;

Отдел работы с корпоративными клиентами - 36 метров кабеля, 3 розетки, 6 коннекторов;

Отдел управления персоналом - 35 метров кабеля, 5 розетки, 9 коннекторов;

Финансовый отдел - 86 метров кабеля, 2 розетки, 4 коннекторов;

Отдел продаж - 54 метров кабеля, 2 розетки, 4 коннекторов.

Всего вышло: 297 метров кабеля, 17 розеток и 38 коннекторов.

6. Обоснование выбора технологии ЛВС

Исходя из технического задания, для связи рабочих станций будет использоваться технология Fast Ethernet, которая сможет обеспечить производительность сети 100 Мбит/с.

6.1 Стандарты реализации Fast Ethernet

100BASE-TX, IEEE 802.3u -- Развитие технологии 10BASE-T, используется топология звезда, задействован кабель витая пара категории-5, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

6.2 Технологии построения ЛВС

В данном курсовом проекте для построения сети будет использоваться технология Fast Ethernet, обеспечивающая скорость передачи данных 100 Мбит/с. Для данной технологии будет применена топология «звезда» с использованием в технологии Fast Ethernet неэкранированной витой пары категории 5. При передаче сигналов в сети Fast Ethernet будет использоваться метод доступа CSMA/CD.

6.3 Анализ среды передачи данных

Для передачи данных в Fast Ethernet будет применяться стандарт 100 Base-TX. Используется витая пара категории 5.

Параметры:

скорость передачи данных: 1000 Мбит/с;

тип используемого кабеля: неэкранированная витая пара категории 5;

максимальная длина сегмента: 100 м.

6.4 Топология сети

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные перемещаются в сети. Для технологии Fast Ethernet будет использоваться топология «звезда».

Достоинства:

выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

простота периферийного оборудования;

лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

высокая производительность сети.

Недостатки:

выход из строя центрального устройства обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом.

В качестве центральных устройств были выбраны коммутаторы D-link DGS-1016D.

6.5 Метод доступа

Метод доступа CSMA/CD используется при топологии «звезда».

Основная концепция этого метода заключается в следующем:

все станции прослушивают передачи по каналу, определяя состояние канала;

проверка несущей;

начало передачи возможно лишь после обнаружения свободного состояния канала;

станция контролирует свою передачу, при обнаружении столкновения (коллизии) передача прекращается и станция генерирует сигнал столкновения;

передача возобновляется через случайный промежуток времени, длительность которого определяется по специальному алгоритму, если канал в этот момент окажется свободным;

несколько неудачных попыток передачи интерпретируются станцией как отказ сети.

7. Аппаратное и программное обеспечение

Основные группы кабелей, используемые в локальных сетях

На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Существуют различные типы кабелей, которые удовлетворяют потребности всевозможных сетей, от малых до больших.

Выделяют три основные группы кабелей:

коаксиальный кабель (coaxial cable);

витая пара (twisted pair):

- неэкранированная (unshielded);

- экранированная (shielded);

оптоволоконный кабель (fiber optic).

Витая пара (англ. twisted pair) -- вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), для уменьшения взаимных наводок при передаче сигнала, и покрытых пластиковой оболочкой (рис. 11). Один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в установке, является самым распространённым для построения локальных сетей.

Рисунок 9 - Кабель витой пары

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45, немного бомльшим, чем телефонный соединитель RJ11.

В зависимости от наличия защиты -- электрически заземлённой медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

неэкранированная витая пара (UTP -- Unshielded twisted pair);

экранированная витая пара (STP -- Shielded twisted pair);

фольгированная витая пара (FTP -- Foiled twisted pair);

фольгированная экранированная витая пара (SFTP -- Shielded Foiled twisted pair).

В некоторых типах экранированного кабеля, защита может использоваться ещё и вокруг каждой пары, индивидуальное экранирование. Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних, и т. д.

В дополнение к этому кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы, а во втором - из нескольких.

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях).

CAT1 -- (полоса частот 0.1 МГц) телефонный кабель, всего одна пара, известный в России, как «лапша». В США использовался ранее, и проводники были скручены между собой. Используется только для передачи голоса или данных при помощи модема.

CAT2 -- (полоса частот 1 МГц) старый тип кабеля, 2-е пары проводников, поддерживал передачу данных на скоростях до 4 Мбит/с, использовался в сетях token ring и ARCNet. Сейчас иногда встречается в телефонных сетях.

CAT3 -- (полоса частот 16 МГц) 2-х парный кабель, использовался при построении локальных сетей 10BASE-T и token ring, поддерживает скорость передачи данных только до 10 Мбит/с. В отличие от предыдущих двух, отвечает требованиям стандарта IEEE 802.3. Также до сих пор встречается в телефонных сетях.

CAT4 -- (полоса частот 20 МГц) кабель состоит из 4-х скрученных пар, использовался в сетях token ring, 10BASE-T, 10BASE-T4, скорость передачи данных не превышает 16 Мбит/с, сейчас не используется.

САТ5 -- (полоса частот 100 МГц) 4-х парный кабель, это и есть, то, что обычно называют кабель «витая пара», благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространённым сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГц), который лучше пропускает высокочастотные сигналы.

CAT6 -- (полоса частот 250 МГц) применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, состоит из 4-х пар проводников и способен передавать данные на скорости до 10000Мбит/с. Добавлен в стандарт в июне 2002 года. Существует категория CAT6е, в которой увеличена частота пропускаемого сигнала до 500МГц. По данным IEEE 70 % установленных сетей в 2004 году, использовали кабель категории CAT6, однако возможно это просто дань моде, поскольку кабель CAT5 и CAT5e вполне справляется в сетях 10GBASE-T.

CAT7 -- Спецификация на данный тип кабеля пока не утверждена, скорость передачи данных до 10000Мбит/с, частота пропускаемого сигнала до 600--700 МГц. Кабель этой категории экранирован.

Коммутационное оборудование

Повторитель (англ. repeater) - предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем повторения электрического сигнала "один в один". Бывают однопортовые повторители и многопортовые. В сетях на витой паре повторитель является самым дешевым средством объединения конечных узлов и других коммуникационных устройств в единый разделяемый сегмент. Повторители Ethernet могут иметь скорость 10 или 100 Мбит/с (Fast Ethernet), единую для всех портов. Для Gigabit Ethernet повторители не используются.

Мост (от англ. bridge - мост) является средством передачи кадров между двумя (и более) логически разнородными сегментами. По логике работы является частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит/с (для Fast Ethernet чаще используются коммутаторы).

Концентратор или хаб (от англ. hub -- центр деятельности) -- сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Хаб является частным случаем концентратора

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы -- устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизий.

Коммутатор или switch (от англ. -- переключатель) Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы -- это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Это 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.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в памяти специальную таблицу (ARP-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном и сетевом уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Level 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т.п. Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).

Преобразователь интерфейсов или конвертер (англ. media converter) позволяет осуществлять переходы от одной среды передачи к другой (например, от витой пары к оптоволокну) без логического преобразования сигналов. Благодаря усилению сигналов эти устройства могут позволять преодолевать ограничения на длину линий связи (если ограничения не связаны с задержкой распространения). Используются для связи оборудования с разнотипными портами.

Выпускается три типа конвертеров:

Преобразователь RS-232 <-> RS-485;

Преобразователь USB <-> RS-485;

Преобразователь Ethernet <-> RS-485.

Преобразователь RS-232 <-> RS-485 преобразует физические параметры интерфейса RS-232 в сигналы интерфейса RS-485. Может работать в трех режимах приема-передачи. (В зависимости от установленного в конвертере программного обеспечения и состояния переключателей на плате конвертера).

Преобразователь USB <-> RS-485 - этот конвертер предназначен для организации интерфейса RS-485 на любом компьютере, имеющем интерфейс USB. Конвертер выполнен в виде отдельной платы, подключаемой к разъёму USB. Питание конвертера осуществляется непосредственно от порта USB. Драйвер конвертера позволяет создать для интерфейса USB виртуальный СОМ-порт и работать с ним как с обычным портом RS-485 (по аналогии с RS-232). Устройство обнаруживается сразу при подключении к порту USB.

Преобразователь Ethernet <-> RS-485 - этот конвертер предназначен для обеспечения возможности передачи сигналов интерфейса RS-485 по локальной сети. Конвертер имеет свой IP-адрес (устанавливаемый пользователем) и позволяет осуществить доступ к интерфейсу RS-485 с любого компьютера подключенного к локальной сети и установленным соответствующим программным обеспечением. Для работы с конвертером поставляются 2 программы: Port Redirector - поддержка интерфейса RS-485 (СОМ-порта) на уровне сетевой карты и конфигуратор Lantronix, позволяющий установить привязку конвертера к локальной сети пользователя, а также задать параметры интерфейса RS-485 (скорость передачи, количество бит данных и т.д.) Конвертер обеспечивает полностью прозрачную приемо-передачу данных в любом направлении.

Маршрутизатор или роутер (от англ. router) -- сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети.

Традиционно, маршрутизатор использует таблицу маршрутизации и адрес получателя, который находится в пакетах данных, для дальнейшей передачи данных. Выделяя эту информацию, он определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные и направляет пакет по этому маршруту. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя (англ. NAT, Network Address Translation), фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы DSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное устройство, так и PC компьютер, выполняющий функции простейшего роутера.

Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) -- устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Анализируя вышеописанные данные, наиболее эффективным является использование кабеля витая пара категории-5. Данный вид кабеля может обеспечить скорости передачи, до 100 Мбит/с, при использовании 2-х пар и до 1000 Мбит/с, при использовании 4-х пар, а также он относительно лёгок в установке и недорог.

Для разрабатываемой сети будем использовать неэкранированную витую пару: RJ-45 UTP, lev.5e (283м.) 5660 руб. Также необходимо приобрести 38 шт. вилок RJ-45 (3 руб./шт.) - 114 руб.

Для повышения производительности сети и повышения её безопасности для соединения компьютеров будем использовать 2 коммутатора (switch), соединенных с маршрутизатором соответственно на 1-ом (router 1) и 2-ом (router 2) этажах здания, которые в свою очередь будут соединены между собой и третьим маршрутизатором (router 3). Третий маршрутизатор на 1-ом этаже здания будет подключен к серверу.

Ниже приведены технические характеристики сетевого оборудования:

Таблица 1 - Характеристика используемого коммутатора (switch)

	Коммутатор TrendNet N-Way Switch TEG S224 (10/100Mbps, 24 port, +2 1000Mbps Rack Mount).
	Цена: 3267 руб.

Таблица 2 - Характеристика используемого модема

	Модем D-link DCM-202
	Интерфейс - Ethernet 10/100 Base-T, USB.
	Цена: 1717 руб.

Таблица 3 - Характеристика используемого маршрутизатора (router)

	Маршрутизатор, Router D-Link DIR-100
	Модель: DIR-120. Тип: маршрутизатор широкополосного доступа со встроенным 4-портовым коммутатором, межсетевой экран и принт-сервер. Стандарты: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3x. Протоколы: TCP/ IP, Line Printer Daemon Protocol
	Цена: 1 130руб.

Конечное сетевое оборудование

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

Компьютер (рабочая станция), подключенный к сети, является самым универсальным узлом. Прикладное использование компьютера в сети определяется программным обеспечением и установленным дополнительным оборудованием. 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 также компьютером, но с большими ресурсами. Это подразумевает его более высокую сетевую активность и значимость. Серверы желательно подключать к выделенному порту коммутатора. При установке двух и более сетевых интерфейсов (в том числе и модемного подключения) и соответствующего программного обеспечения сервер может играть роль маршрутизатора или моста. Серверы, как правило, должны иметь высокопроизводительную операционную систему.

В таблице 4 приведены параметры типовой рабочей станции и ее стоимость для разрабатываемой локальной сети.

Таблица 4 - Рабочая станция

	Системный блок ОФИС - 2
	В этом системном блоке установлен производительный процессор Intel Pentium G630 частота которого 2.40 ГГц, обеспечивающий высокую скорость работы системы, а также необходимую многозадачность. Системный блок оснащен винчестером объемом 250 Гб, который позволяет хранить большое количество информации. Тип корпуса : вертикальный Назначение : для офиса. Объем оперативной памяти : 2GB Объем HDD : 250GB Технология оперативной памяти: DDR3
	Цена: 9150 руб.
	Монитор. Samsung SyncMaster S19A200NW
	Тип: ЖК * Технология ЖК: TN * Диагональ: 19" * Макс. разрешение: 1440x900 * Входы: VGA (D-Sub) * Максимальное количество цветов - 16.7 млн. * Яркость - 250 кд/м2
	Цена: 4405 руб.
Устройства ввода
Мышь	Genius NetScroll 100 Silver-Black PS/2	153 руб.
Клавиатура	SmartTrack 103	230 руб.
Общая стоимость	13938 руб.

Таблица 5 - Сервер и его параметры

	DESTEN Системный блок DESTEN eStudio 1024QM
	Процессор INTEL Core 2 Quad Q6600 2.4GHz 1066MHz 8Mb LGA775 OEM Материнская плата Gigabyte GA-P35-DS3R ATX Модуль памяти DDR-RAM2 1Gb 667Mhz Kingston KVR667D2N5/1G - 2 Жесткий диск 250 Gb Hitachi Deskstar T7K500 HDP725025GLA380 7200RPM 8Mb SATA-2 - 2 Видео адаптер 512MB Zotac PCI-E 8600GT DDR2 128 bit DVI (ZT-86TEG2P-FSR) Привод DVD RW NEC AD-7200S-0B SATA .
	Цена: 57610 руб.
	Монитор. Samsung SyncMaster S19A200NW
	Тип: ЖК * Технология ЖК: TN * Диагональ: 19" * Макс. разрешение: 1440x900 * Входы: VGA (D-Sub) * Максимальное количество цветов - 16.7 млн. * Яркость - 250 кд/м2
	Цена: 4405руб.
Устройства ввода
Мышь	Genius NetScroll 100 Silver-Black PS/2	153 руб.
Клавиатура	SmartTrack 103	230 руб.
Общая стоимость	62398 руб.

Программное обеспечение сети

В программное обеспечение сервера входят:

Операционная система Windows Server 2003 SP2+R2;

Антивирусная программа Dr. Web;

Пакет программ Microsoft Office 2007;

Пакет программ ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (серверная лицензия);

Программа для администрирования сети Symantec pcAnywhere 12 (сервер);

База данных «1C предприятие»;

В программное обеспечение рабочей станции входят:

Операционная система Windows XP SP3;

Антивирусная программа Dr. Web;

Пакет программ Microsoft Office 2007;

Пакет программ ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (клиентская лицензия);

Программа для администрирования сети Symantec pcAnywhere 12 (клиент);

Программа учета финансовых средств «1C предприятие»;

8. Расчет характеристик сети

Для реальных сетей важен такой показатель производительности, как показатель использования сети (network utilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определения показателя использования сети, для этого предназначены специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости аппаратно-программные средства типа анализаторов протоколов.

Считается, что для загруженных систем Ethernet и Fast Ethernet хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее.

Для проведения расчетов и выводов следует рассчитать производительность в каждом сегменте сети.

Вычислим полезную нагрузку Pп:

, Мбит/с, (1)

где N - количество компьютеров в сегменте;

G1, G2 - производительность рабочей станции первого и второго видов соответственно;

R1, R2 - количество рабочих станций первого и второго видов, поддерживающих производительность G1 и G2 соответственно.

Pп = (8*0.2)*0.2 + (7*0.8)*1,2 = 0.32+6.72=7 Мбит/с

Далее необходимо определить общую нагрузку Pо:

, Мбит/с, (2)

где n - количество сегментов проектируемой сети.

P₀ = 2*7 = 14 Мбит/сек

Полная фактическая нагрузка Pф рассчитывается с учетом коллизий и величины задержек доступа к среде передачи данных:

, Мбит/с, (3)

где к - задержка доступа к среде передачи данных: для семейства технологий Ethernet - 0,4, для Token Ring - 0,6, для FDDI - 0,7.

Рф = 14*(1+0.4) = 19,6 Мбит/с

Т. к. фактическая нагрузка Pф > 10 Мбит/с, то, как и предполагалось ранее, данную сеть невозможно реализовать с помощью стандарта Ethernet, необходимо применить технологию Fast Ethernet (100 Мбит/с).

Т.к. данной в сети мы не используем концентраторы, то рассчитывать время двойного оборота сигнала не требуется. Сигнал коллизий отсутствует.

9. Расчет стоимости сети

В таблице 6 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах. (Вариант 1).

Таблица 6.

№	Наименование	Кол-во (шт.)	Цена за 1 ед. (руб.)	Всего (руб.)
1	Коннекторы RJ-45	36	3	108
2	Розетки RJ-45	17	44	748
3	Кабель RJ-45 UTP, lev.5e	297 м.	7	2079
4	Коммутатор D-link DGS-1016D Количество портов коммутатора - 16 x Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек	2	3267	6534
5	Рабочая станция (компьютер в сборе)	15	13 938	209 070
6	Сервер Sunrise XD (Tower/RackMount)	1	62 398	62 398
7	Модем D-link DCM-202 Интерфейс - Ethernet 10/100 Base-T, USB.	1	1717	1717
Итого:	282 654

В Таблице 7 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах и 1 маршрутизаторе. (Вариант 2).

Таблица 7.

№	Наименование	Кол-во (шт.)	Цена за 1 ед. (руб.)	Всего (руб.)
1	Коннекторы RJ-45	38	3	114
2	Розетки RJ-45	17	44	748
3	Кабель RJ-45 UTP, lev.5e	297 м.	7	2079
4	Коммутатор TrendNet N-Way Switch TEG S224 (10/100Mbps, 24 port, +2 1000Mbps Rack Mount)	2	3267	6534
5	Маршрутизатор, Router D-Link DIR-100	1	1130	1130
6	Рабочая станция (компьютер в сборе)	15	13 938	209 070
7	Сервер Sunrise XD (Tower/RackMount)	1	62 398	62 398
8	Модем D-link DCM-202 Интерфейс - Ethernet 10/100 Base-T, USB.	1	1717	1717
Итого:	283 790

В итоге получаем два варианта сети, которые не значительно отличаются по стоимости и отвечают стандартам построения сети. Первый вариант сети уступает второму в показателе надежности, даже несмотря на то, что проектирование сети по второму варианту незначительно дороже. Следовательно, наилучший вариант построения локальной сети будет вариант два - локальная сеть, построенная на 2 коммутаторах и маршрутизаторе.

10. Рекомендации по использованию сети

Для надёжной работы и повышения производительности сети следует вносить изменения в структуру сети только с учётом требований стандарта.

Для защиты данных от вирусов необходимо установить антивирусные программы (например, NOD32 AntiVirus System), а для восстановления повреждённых или ошибочно удалённых данных следует использовать специальные утилиты (например, утилиты, входящие в состав пакета Norton System Works).

Хотя сеть построена с запасом производительности, всё равно следует беречь сетевой трафик, поэтому с помощью программы для администрирования следить за целевым использованием внутрисетевого и интернет-трафика. Благотворно на производительности сети скажется использование служебных приложений Norton System Works (таких как дефрагментация, чистка реестра, исправление текущих ошибок с помощью WinDoctor), а так же регулярной антивирусной проверки в ночное время. Также следует разделить во времени загрузку информации из другого сегмента, т.е. постараться чтобы каждый сегмент обращался к другому в отведённое ему время. Установка программ, не имеющих отношения к непосредственной области деятельности компании, должна пресекаться администратором. При монтаже сети необходимо маркировать кабель, чтобы не столкнуться с трудностями при обслуживании сети.

Монтаж сети следует осуществлять через существующие каналы и короба.

Для надежной работы сети необходимо наличие сотрудника отвечающего за всю локальную сеть и занимающегося ее оптимизацией и повышением производительности.

Периферийное (принтеры, сканеры, проекторы) оборудование следует устанавливать уже после конкретного распределения обязанностей рабочих станций.

В целях профилактики следует периодически проверять целостность кабелей в секретном полу. При демонтаже оборудования следует аккуратно обращаться с оборудованием, для возможности его последующего использования.

Кроме того, необходимо ограничить доступ в серверную комнату и к тумбам с коммутаторами.

Заключение

Следуя из того, какого прогресса смогли сетевые технологии достичь за последние годы, не трудно догадаться, что в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети возрастет минимум вдвое. Привычный десятимегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, во всяком случае, глядя из России, активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных. Есть надежда, что в скором времени станет более доступной и приемлемой цена на оптоволоконный кабель - являющийся на сей день самым дорогим, но высокоскоростным и наиболее помехоустойчивым проводником; все дома станет объединять собственная локальная сеть, и надобность проводить в каждую квартиру выделенную линию, также останется позади.

В данной работе была спроектирована высокоскоростная локальная вычислительная сеть стандарта Fast Ethernet для турагенства “Магеллан”. Скорость передачи сети - 100 МБит/сек. Выбранная кабельная система соответствует стандарту на построение структурированных кабельных систем для промышленных зданий - ANSI/EIA/TIA - 586B. Основной акцент при выборе кабельной системы сделан на витую пару. Был произведен подробный сравнительный анализ оборудования и на его основе выбран оптимальный состав оборудования с учетом последующего расширения сети. Также в проекте были рассмотрены мероприятия по монтажу и прокладке кабельной системы, по обеспечению безопасности жизнедеятельности и произведен расчет технико-экономических показателей спроектированной сети.

Список используемой литературы

В.Г. Олифер, Н.А. Олифер «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы» - СПб. Питер 2010

http://ru.wikipedia.org/wiki/ - энциклопедия

В.М. Шек, Т.А. Кувашкина «Методические указания для курсового проектирования по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникаций» - Москва, 2009

http://catalog.sunrise.ru/ - каталог компьютерной техники

В.М. Шек. Лекции по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации», 2011г.

Приложение 1

Сравнительные характеристики основных топологий

Признак сравнения	Топология "ШИНА"	Топология "КОЛЬЦО"	Топология "ЗВЕЗДА"
Схема построения
Физическая организация	Компьютеры подключены к общему коаксиальному кабелю, который называется шиной, через который идет обмен информацией.	Компьютеры соединяются последовательно друг с другом, образуя кольцо.	Каждый компьютер подключен отдельным кабелем к общему устройству, который называется концентратор (хаб).
Используемый кабель	коаксиальный	витая пара	витая пара, оптоволоконный
Способ передачи данных	Данные передаются в обоих направлениях всем компьютерам сети, но принимает их только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу, указанному в заголовке пакета данных	Данные передаются от одного компьютера к другому как правило в одном направлении.	От каждого компьютера пакеты передаются концентратору а он в свою очередь перенаправляет их компьютеру-получателю.
Достоинства	невысокая стоимость; относительно высокая скорость передачи данных; подключение нового компьютера не сказывается на основных характеристиках сети.	хорошая управляемость (легче определить дефектный узел); хорошо справляется с большим сетевым трафиком.	высокая надежность; при повреждении кабеля выходит из строя только один узел; концентратор может блокировать запрещенную информацию; простота подключения новых узлов; сеть легко конфигурируется.
Недостатки	низкая производительность; только один компьютер может передавать данные в единицу времени; сложность в прокладке; низкая надежность; низкая конфиденциальность данных.	выход из строя какого-либо сегмента приводит к выходу из строя всей сети; низкая конфиденциальность данных; высокая стоимость.	количество подключаемых узлов ограничено количеством портов концентратора; при неисправности концентратора выходит из строя вся сеть.

Размещено на Allbest.ru

...