Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

Северо-западный институт печати

Факультет: Полиграфических технологий и оборудования

Кафедра: Информационных и управляющих систем

Курсовая работа

Дисциплина: «Инфокоммуникационные системы и сети»

Тема: «Планирование локальной организации»

Выполнил:

Студент группы 3-ТИД-6

Мункуев Б.А.

Руководитель:

Доцент кафедры ИиУС,

к.т.н Дроздова Е.Н.

Санкт-Петербург 2014

Содержание

• Введение
• 1. Основные компоненты и разновидности компьютерных сетей
• 1.1 Компьютерная сеть
• 1.2 Локальные сети
• 1.3 Глобальная сеть
• 1.4 Виды компьютерных сетей
• 2. Тип сети
• 2.1 Одноранговые сети
• 2.2 Иерархические сети
• 3. Топология
• 3.1 Топология “шина”
• 3.2 Топология “кольцо”
• 3.3 Топология “звезда”
• 4. Основные виды кабелей и разъемов, используемых при построении локальных сетей
• 4.1 Коаксиальный кабель
• 4.2 Витая пара
• 4.3 Оптоволоконный кабель
• 5. Сетевое оборудование
• 5.1 Сетевые проводники
• 5.2 Сетевые карты
• 5.3 Сетевые коммутаторы
• 5.4 Дополнительное сетевое оборудование
• 6. Выбор варианта создания ЛВС
• 6.1 Информация об организации
• 6.2 Выбор типа и топологии сети
• 6.3 Выбор кабеля и разъемов.
• 7. Подробные сведения о компонентах и системах ЛВС
• 7.1 Физический уровень
• 7.2 Канальный уровень
• 7.3 Сетевой уровень
• 7.4 Сетевые сервисы, программное обеспечение, организация информационных потоков
• 8. Организация защиты
• 8.1 Антивирусное программное обеспечение
• 8.2 Настройки межсетевого экрана
• 8.3 WSUS
• 8.4 Резервирование данных
• 9. Стоимость проекта
• Заключение
• Список использованных источников

Введение компьютерный локальный информационный

Сегодня сложно себе представить офис без наличия систем связи. Компьютерная локальная вычислительная сеть (ЛВС) и телефонная связь стали неотъемлемыми атрибутами современного рабочего места.

Качество проектирования локальной сети во многом определяет её будущие эксплуатационные характеристики. Поэтому очень важно учесть все ключевые аспекты при проектировании локальной сети, такие как: количество и расстановка рабочих мест, расположение дополнительных сетевых устройств, запас на случай увеличения рабочих мест, резервные линии связи, различные технические детали.

Целью данного курсового проекта является разработка проекта построения локальной сети с указанием информации обо всех компонентах, системах, подсистемах, сетевых и системных сервисах, системном программном обеспечении, входящих в состав локальной вычислительной сети (ЛВС) и выполняющих определенные функции, обеспечивающие функционирование ЛВС в целом.

Назначение ЛВС - это прежде всего осуществление непрерывного совместного доступа к данным, программному обеспечению и оборудованию. Таким образом, использование лвс весьма удобно и экономически целесообразно как в рамках небольшого офиса, так и в пределах целой группы зданий: так, сотрудники предприятия могут обмениваться файловыми документами, что называется, не вставая с места, и даже организовывать целые собрания (конференции) в режиме он-лайн. А для того, чтобы любой сотрудник мог, к примеру, распечатать отчет о проделанной работе, совсем необязательно подключать к каждому рабочему месту по дорогостоящему принтеру: достаточно установить по одному принтеру на каждый отдел или несколько отделов.

Однако там, где начинается массовая работа с большими объемами информации, рано или поздно встает вопрос о надежности и скорости ее передачи, а также защищенности от взлома и других нежелательных воздействий. И чем крупнее предприятие, тем выше требования к ЛВС.

Итак, главным требованием, предъявляемым к локальной сети, является обеспечение пользователей потенциальной возможностью доступа к разделяемым ресурсам всех объединенных в сеть компьютеров. Это и есть - основное назначение ЛВС, и с качеством его выполнения связаны другие требования к ЛВС: производительность, надежность, расширяемость, масштабируемость, управляемость.

Основные характеристики производительности сети - время реакции на запрос, пропускная способность сети и задержка передачи: первая определяется интервалом между запросом и получением ответа на него, вторая отражает объем переданных данных за единицу времени, а третья, в свою очередь, характеризуется разницей во времени между поступлением сигнала на вход устройства и появлением его на выходе.

Надежность ЛВС - это обеспечение возможности использования ЛВС для передачи данных без потерь и искажений и безотносительно к отказам отдельных элементов сети, а также обеспечение максимальной защищенности данных от несанкционированного доступа.

Обеспечение расширяемости и масштабируемости сети дает возможность наращивать новые рабочие места, устанавливать самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, а также заменять имеющееся оборудование более мощным без существенных затрат и с сохранением производительности сети.

Назначение ЛВС в полной мере выполняется в случае, когда компьютеры не просто связаны между собой кабелем, а представляют собой единую информационно-вычислительную машину. В этом случае можно вести речь об управляемости ЛВС - возможности централизованно и удаленно контролировать работоспособность основных элементов сети, выявлять и устранять возникающие неполадки, а также планировать развитие сети.

Основные этапы проектирования локальной сети следующие:

- постановка задач, возлагаемых на сеть с учетом определенных заказчиком целей. Также на начальном этапе моделирования сети необходимо учитывать основные требования, предъявляемые к ней в соответствие со стандартом качества: удобство в управлении, защищенность от внутренних и внешних воздействий, и возможность поддерживать работоспособность при взаимодействии с разнообразными видами устройств и иного оборудования. Учитывая вышеперечисленные параметры, формируются характеристики сети;

- процесс определения размеров и проектирования структуры сети, исходя из определенных параметров;

- подбор необходимого сетевого оборудования (сервер, сетевой адаптер, коммутатор, принтер, источник бесперебойного питания);

- подбор сетевого программного обеспечения (определение сетевой операционной системы, создание маршрутной таблицы);

- обеспечение информационной безопасности сети;

- оценка стоимости.

1. Основные компоненты и разновидности компьютерных сетей

1.1 Компьютерная сеть

Компьютерная сеть - это совокупность компьютерного и сетевого оборудования, соединенного с помощью каналов связи в единую систему. Для создания компьютерной сети нам потребуются следующие компоненты:

- компьютеры, имеющие возможности для подключения к сети (например, сетевая карта, которая есть в каждом современном ПК);

- передающая среда или каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, волоконно-оптические и радиоканалы);

- сетевое оборудование (например, коммутатор или роутер);

- сетевое программное обеспечение (как правило, входит в состав операционной системы или поставляется вместе с сетевым оборудованием).

Компьютерные сети принято подразделять на два основных вида: глобальные и локальные.

1.2 Локальные сети

Локальные сети (Local Area Network - LAN) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть - локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории. Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

1.3 Глобальная сеть

Глобальная сеть (Wide Area Network - WAN) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все - это Интернет.

1.4 Виды компьютерных сетей

Системному администратору приходится иметь дело с локальными (корпоративными) сетями. Обычный пользовательский компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станцией. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы для общего использования другим компьютерам сети, называется сервером; а компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам на сервере - клиентом. Существуют различные виды серверов: файловые (для хранения общих файлов), серверы баз данных, серверы приложений (обеспечивающие удаленную работу программ на клиентах), web-серверы (для хранения web-контента) и другие.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик - это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение числа проходящих по сети блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Например, скорость передачи данных в современных локальных сетях может быть 100Мбит/с или 1Гбит/с

В настоящее время в мире насчитывается огромное количество всевозможного сетевого и компьютерного оборудования, позволяющего организовать самые различные компьютерные сети.

Все многообразие компьютерных сетей можно разделить на несколько видов по различным признакам:

По территории:

- локальные - охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;

- региональные - образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;

- глобальные (интернет).

По способу связи компьютеров:

- проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);

- беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).

По способу управления:

- с централизованным управлением - для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);

- децентрализованные сети - не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.

По составу вычислительных средств:

- однородные - объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);

- неоднородные - объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).

По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.

2. Тип сети

Все существующие локальные сети по своей архитектуре подразделяются на одноранговые и иерархические (или сети с выделенным сервером). В сегодняшней статье мы рассмотрим их особенности, преимущества и недостатки.

2.1 Одноранговые сети

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров - рабочих станций, каждая из которых имеет уникальное имя и адрес. Все рабочие станции объединяются в рабочую группу. В одноранговой сети нет единого центра управления - каждая рабочая станция сети может отвечать на запросы других компьютеров, выступая в роли сервера, и направлять свои запросы в сеть, играя роль клиента.

Рисунок 2.1.1 - Пример одноранговой сети

Одноранговые сети являются наиболее простым для монтажа и настройки, а также дешевым типом сетей. Для построения одноранговой сети требуется всего лишь несколько компьютеров с установленными клиентскими ОС, и снабженных сетевыми картами. Все параметры безопасности определяются исключительно настройками каждого из компьютеров.

К основным достоинствам одноранговых сетей можно отнести:

- простоту работы в них;

- низкую стоимость, поскольку все компьютеры являются рабочими станциями;

- относительную простоту администрирования.

Недостатки одноранговой архитектуры таковы:

- эффективность работы зависит от количества компьютеров в сети;

- защита информации и безопасность зависит от настроек каждого компьютера.

Серьезной проблемой одноранговой сетевой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают все общесетевые сервисы, которые они предоставляли (например, общая папка на диске отключенного компьютера, или общий принтер, подключенный к нему). Администрировать такую сеть достаточно просто лишь при небольшом количестве компьютеров. Если же число рабочих станций, допустим, превышает 25-30 - то это будет вызывать определенные сложности.

2.2 Иерархические сети

В иерархических сетях выделяется один или несколько специальных компьютеров - серверов. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные ПК с серверной операционной системой (например, Windows Server 2003 или Windows Server 2008), отказоустойчивыми дисковыми массивами и системой защиты от сбоев. Как правило, на этих компьютерах локальные пользователи не работают, поэтому принято говорить о выделенном сервере. Серверы управляют сетью и хранят информацию, которую совместно используют остальные компьютеры сети. Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются клиентами.

Рисунок 2.2.1 - Пример иерархической сети

По-настоящему иерархической сеть становится тогда, когда в ней задействуются службы Active Directory и создается домен Windows. Дело в том, что на локальном компьютере - изолированном, или входящем в одноранговую сеть, все учетные записи пользователей и настройки доступа хранятся на самом компьютере. Конкретнее, учетные записи и параметры безопасности хранятся в реестре, а права доступа к файлам - в файловой системе NTFS. А в иерархической сети один из компьютеров назначается сервером - контроллером домена. На этом компьютере может работать только серверная ОС. Именно этот сервер хранит все учетные записи пользователей и групп и параметры безопасности. Все остальные компьютеры присоединяются к домену. После присоединения изменяется сам принцип входа пользователей в систему. Теперь при входе пользователей в систему каждый компьютер должен запросить и получить разрешение у контроллера домена. Сеть становится доменом Windows. Ее можно присоединить к домену старшего уровня, и так далее - образуется иерархическая древовидная структура.

Таким образом, в одноранговой сети вполне могут работать разные серверы - например, файловый сервер; прокси-сервер, через который осуществляется общий доступ к интернету; сервер печати и т.д. Иерархической сеть делает лишь развертывание в ней домена Windows и служб активного каталога (Active Directory).

С точки зрения системного администрирования, сеть с выделенным сервером хотя и более сложная в создании и обслуживании, но в то же время наиболее управляемая и контролируемая.

Иерархические сети обладают рядом преимуществ по сравнению с одноранговыми:

- выход из строя рабочих станций никак не сказывается на работоспособности сети в целом;

- проще организовать локальные сети с большим количеством рабочих станций;

- администрирование сети осуществляется централизованно -- с сервера;

- обеспечивается высокий уровень безопасности данных.

Тем не менее, клиент-серверной архитектуре присущ ряд недостатков:

- неисправность или сбой единственного сервера может парализовать всю сеть;

- наличие выделенных серверов повышает общую стоимость сети;

- it-персонал должен обладать достаточными знаниями и навыками администрирования домена.

3. Топология

Термин топология сети означает способ соединения компьютеров в сеть. Также можете услышать другие названия - структура сети или конфигурация сети (это одно и то же). Кроме того, понятие топологии включает множество правил, которые определяют места размещения компьютеров, способы прокладки кабеля, способы размещения связующего оборудования и многое другое. На сегодняшний день сформировались и устоялись несколько основных топологий. Из них можно отметить “шину”, “кольцо” и “звезду”.

3.1 Топология “шина”

Топология шина (или, как ее еще часто называют общая шина или магистраль) предполагает использование одного кабеля, к которому подсоединены все рабочие станции. Общий кабель используется всеми станциями по очереди.

Рисунок 3.1.1 - Топология шина

Все сообщения, посылаемые отдельными рабочими станциями, принимаются и прослушиваются всеми остальными компьютерами, подключенными к сети. Из этого потока каждая рабочая станция отбирает адресованные только ей сообщения.

Достоинства топологии “шина”:

- простота настройки;

- относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;

- выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.

Недостатки топологии “шина”:

- неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;

- сложность поиска неисправностей;

- низкая производительность - в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;

- плохая масштабируемость - для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины.

Именно по топологии “шина” строились локальные сети на коаксиальном кабеле. В этом случае в качестве шины выступали отрезки коаксиального кабеля, соединенные Т-коннекторами. Шина прокладывалась через все помещения и подходила к каждому компьютеру. Боковой вывод Т-коннектора вставлялся в разъем на сетевой карте (рис.3.1.2).

Рисунок 3.1.2 - Т-коннектор коаксиального кабеля

Сейчас такие сети безнадежно устарели и повсюду заменены “звездой” на витой паре, однако оборудование под коаксиальный кабель еще можно увидеть на некоторых предприятиях.

3.2 Топология “кольцо”

Кольцо - это топология локальной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутое кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции к другой в одном направлении (по кругу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера - он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются.

Рисунок 3.2.1 - Топология кольцо

Достоинства кольцевой топологии:

- простота установки;

- практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

- возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.

Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:

- каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля - работа всей сети останавливается;

- подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;

- сложность конфигурирования и настройки;

- сложность поиска неисправностей.

Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

3.3 Топология “звезда”

Звезда - это топология локальной сети, где каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией “звезда” - в результате вы получите конфигурацию сети с древовидной топологией. Древовидная топология распространена в крупных компаниях.

Рисунок 3.3.1 - Топология звезда

Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:

- выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;

- отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;

- легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;

- высокая производительность;

- простота настройки и администрирования;

- в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.

Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:

- выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;

- дополнительные затраты на сетевое оборудование - устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);

- число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе.

Звезда - самая распространенная топология для проводных и беспроводных сетей. Примером звездообразной топологии является сеть с кабелем типа витая пара, и коммутатором в качестве центрального устройства. Именно такие сети встречаются в большинстве организаций.

4. Основные виды кабелей и разъемов, используемых при построении локальных сетей

За время развития локальных сетей появилось достаточно много видов кабелей, и все они - результат все более усложняющихся требований стандартов. Некоторые из них уже ушли в прошлое, а некоторые только начинают применяться, и благодаря им появилась возможность осуществить так необходимую нам высокую скорость передачи данных.

Основные виды кабелей и разъемов, которые получили распространение при построении проводных локальных сетей.

4.1 Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель - один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, заключенного в толстую изоляцию, медной или алюминиевой оплетки и внешней изолирующей оболочки.

Рисунок 4.1.1 - Коаксиальный кабель

Для работы с коаксиальным кабелем используется несколько разъемов разного типа:

- BNC-коннектор. Устанавливается на концах кабеля и служит для подключения к T-коннектору и баррел-коннектору.

Рисунок 4.1.2 - BNC-коннектор

- BNC T-коннектор. Представляет собой своего рода тройник, который используется для подключения компьютера к основной магистрали. Его конструкция содержит сразу три разъема, один из которых подключается к разъему на сетевой карте, а два других используются для соединения двух концов магистрали.

Рисунок 4.1.2 - BNS T-коннектор

- BNC баррел-коннектор. С его помощью можно соединить разорванные концы магистрали или доточить часть кабеля для увеличения радиуса сети и подключения дополнительных компьютеров и других сетевых устройств.

Рисунок 4.1.3 - BNC баррел - коннектор

- BNC-терминатор. Представляет собой своего рода заглушку, которая блокирует дальнейшее распространение сигнала. Без него функционирование сети на основе коаксиального кабеля невозможно. Всего требуется два терминатора, один из которых должен быть обязательно заземлен.

Рисунок 4.1.4 - BNC-терминатор

Коаксиальный кабель достаточно подвержен электромагнитным наводкам. От его использования в локальных компьютерных сетях уже давно отказались. Коаксиальный кабель стал в основном применяться для передачи сигнала от спутниковых тарелок и прочих антенн. Вторую жизнь коаксиальный кабель получил в качестве магистрального проводника высокоскоростных сетей, в которых совмещается передача цифровых и аналоговых сигналов, например, сетей кабельного телевидения.

4.2 Витая пара

Витая пара в настоящее время является наиболее распространенным кабелем для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.

В зависимости от наличия защиты - электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, существуют разновидности витой пары:

- Unshielded twisted pair (UTP, незащищенная витая пара). Кроме проводников с собственной пластиковой защитой никаких дополнительных оплеток или проводов заземления не используется.

Рисунок 4.2.1 - UTP, незащищенная витая пара

- Foiled twisted pair (F/UTP, фольгированная витая пара). Все пары проводников этого кабеля имеют общий экран из фольги.

Рисунок 4.2.2 - F/UTP, фольгированная витая пара.

- Shielded twisted pair (STP, защищенная витая пара). В кабеле этого типа каждая пара имеет свою собственную экранирующую оплетку, а также присутствует общий для всех сеточный экран.

Рисунок 4.2.3 - STP, защищенная витая пара

- Screened Foiled twisted pair (S/FTP, фольгированная экранированная витая пара). Каждая пара этого кабеля находится в собственной оплетке из фольги, и все пары помещены в медный экран.

Рисунок 4.2.4 - S/FTP, фольгированная экранированная витая пара

- Screened Foiled Unshielded twisted pair (SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара). Характеризуется двойным экраном из медной оплетки и оплетки из фольги.

Рисунок 4.2.5 - SF/UTP, незащищенная экранированная витая пара

Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 до CAT7. Чем категория выше, тем более качественный кабель и тем лучшие показатели он имеет. В локальных компьютерных сетях стандарта Ethernet используется витая пара пятой категории (CAT5) с полосой частот 100 МГц. При прокладке новых сетей желательно использовать усовершенствованный кабель CAT5e с полосой частот 125 МГц, который лучше пропускает высокочастотные сигналы.

Для работы с кабелем витая пара используется разъем типа 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45.

Рисунок 4.2.6 - Разъем RJ-45

4.3 Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель - самая современная среда передачи данных. Он содержит несколько гибких стеклянных световодов, защищенных мощной пластиковой изоляцией. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Рисунок 4.3.1 - Оптоволоконный кабель

Различают два основных типа оптоволоконного кабеля - одномодовый и многомодовый. Основные различия между этими типами связаны с разным режимом прохождения световых лучей в кабеле. Для обжима оптоволоконного кабеля используется множество разъемов и коннекторов разной конструкции и надежности, среди которых наибольшую популярность получили SC, ST, FC, LC, MU, F-3000, E-2000, FJ и др.

Рисунок 4.3.1 - Разъемы и коннекторы

Применение оптоволокна в локальных сетях ограничено двумя факторами. Хотя сам оптический кабель стоит относительно недорого, цены на адаптеры и другое оборудование для оптоволоконных сетей достаточно высоки. Монтаж и ремонт оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля нужно дорогостоящее оборудование. Поэтому оптоволоконный кабель применяется в основном для объединения сегментов больших сетей, высокоскоростного доступа в интернет (для провайдеров и крупных компаний) и передачи данных на большие расстояния.

5. Сетевое оборудование

В любой организации, где есть два и более компьютера, их целесообразно объединить в локальную сеть. Сеть позволяет сотрудникам быстро обмениваться между собой информацией и документами, служит для совместного использования общего доступа в интернет, оборудования и устройств хранения информации. Для объединения компьютеров нам понадобится определенное сетевое оборудование. В сегодняшней статье мы рассмотрим, какое оборудование применяется при создании проводной локальной сети.

Сетевое оборудование - устройства, из которых состоит компьютерная сеть. Условно выделяют два вида сетевого оборудования:

- активное сетевое оборудование - оборудование, которое способно обрабатывать или преобразовывать передаваемую по сети информацию. К такому оборудованию относятся сетевые карты, маршрутизаторы, принт-серверы.

- пассивное сетевое оборудование - оборудование, служащее для простой передачи сигнала на физическом уровне. Это сетевые кабели, коннекторы и сетевые розетки, повторители и усилители сигнала.

Для монтажа проводной локальной сети в первую очередь понадобятся:

- сетевой кабель и разъемы (называемые коннекторами);

- сетевые карты - по одной в каждом ПК сети, и две на компьютере, служащем сервером для выхода в интернет;

- устройство или устройства, обеспечивающие передачу пакетов между компьютерами сети. Для сетей из трех и более компьютеров нужно специальное устройство - коммутатор, который объединяет все компьютеры сети;

- дополнительные сетевые устройства. Простейшая сеть строится и без такого оборудования, однако при организации общего выхода в интернет, использовании общих сетевых принтеров дополнительные устройства могут облегчить решение подобных задач.

5.1 Сетевые проводники

В эту группу входят различные сетевые кабели (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно).

Коаксиальный кабель - это первый кабель, который применялся для создания сетей. От его использования при построении локальных компьютерных сетей уже давно отказались.

Оптоволоконный кабель - наиболее перспективный в плане скоростных показателей, но и более дорогой по сравнению с коаксиальным кабелем или витой парой. К тому же монтаж оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля необходимо дорогостоящее оборудование. По этим причинам широкого распространения данный вид кабеля пока не получил.

Витая пара - самый распространенный на сегодняшний день вид кабеля, применяемый для построения локальных сетей. Кабель состоит из попарно перевитых медных изолированных проводников. Типичный кабель несет в себе 8 проводников (4 пары), хотя выпускается и кабель с 4 проводниками (2 пары). Цвета внутренней изоляции проводников строго стандартны. Расстояние между устройствами, соединенными витой парой, не должно превышать 100 метров.

Существует несколько категорий кабелей типа витая пара, которые маркируются от CAT1 до CAT7. В локальных сетях стандарта Ethernet используется витая пара категории CAT5.

Для работы с кабелем витая пара применяются коннекторы RJ-45.

Рисунок 5.1.1 - Коннектор RJ-45

5.2 Сетевые карты

Сетевые карты отвечают за передачу информации между компьютерами сети. Сетевая карта состоит из разъема для сетевого проводника (обычно, витой пары) и микропроцессора, который кодирует/декодирует сетевые пакеты. Типичная сетевая карта представляет собой плату, вставляемую в разъем шины PCI. Практически во всех современных компьютерах электроника сетевого адаптера распаяна непосредственно на материнской плате.

Рисунок 5.2.1 - Сетевая карта

Вместо внутренней сетевой карты можно использовать внешний сетевой адаптер USB (рисунок 5.2.2).

Рисунок 5.2.2 - Внешний сетевой адаптер

Он представляет собой переходник USB-LAN и имеет схожие функции со своими PCI-аналогами. Главным достоинством сетевых карт USB является универсальность: без вскрытия корпуса системного блока такой адаптер можно подключить к любому ПК, где есть свободный порт USB. Также USB адаптер будет незаменим для ноутбука, в котором вышел из строя единственный встроенный сетевой разъем, или возникла необходимость в двух сетевых портах.

5.3 Сетевые коммутаторы

Не так давно для построения локальных сетей применялись сетевые концентраторы (или, в просторечии, хабы). Когда сетевая карта отсылает пакет данных с компьютера в сеть, хаб просто усиливает сигнал и передает его всем участникам сети. Принимает и обрабатывает пакет только та сетевая карта, которой он адресован, остальные его игнорируют. По сути, концентратор - это усилитель сигнала.

В настоящее время в локальных сетях применяются коммутаторы (или, как их называют, свитчи). Это более “интеллектуальные” устройства, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Если концентратор просто передает пакеты от одного порта ко всем остальным, то коммутатор анализирует адреса сетевых карт, подключенных к его портам, и переправляет пакет только в нужный порт. В результате бесполезный трафик в сети резко снижается. Это позволяет намного увеличить производительность сети и обеспечивает большую скорость передачи данных в сетях с большим количеством пользователей.

Рисунок 5.3.1 - Коммутатор D-Link

Коммутатор может работать на скорости 10, 100 или 1000 Мбит/с. Это, а также установленные на компьютерах сетевые карты, определяет скорость сегмента сети. Другая характеристика коммутатора - количество портов. От этого зависит количество сетевых устройств, которые можно подключить к коммутатору. Помимо компьютеров, ими являются принт-серверы, модемы, сетевые дисковые накопители и другие устройства с LAN-интерфейсом.

При проектировании сети и выборе коммутатора нужно учитывать возможность расширения сети в дальнейшем - лучше приобретать коммутатор с несколько большим количеством портов, чем число компьютеров в вашей сети на данный момент. Кроме того, один порт нужно держать свободным на случай объединения с другим коммутатором. В настоящее время коммутаторы соединяются обычной витой парой пятой категории, точно такой же, которая используется для подключения каждого компьютера сети к коммутатору.

Коммутаторы бывают двух видов - управляемые и неуправляемые. Управляемые обладают дополнительной функциональностью. Так, появляется возможность управления коммутатором с помощью веб-интерфейса, объединения нескольких коммутаторов в один виртуальный со своими правилами коммутации пакетов и т.д. Стоимость управляемых коммутаторов гораздо выше стоимости неуправляемых, поэтому в малых и средних сетях используются неуправляемые коммутаторы.

5.4 Дополнительное сетевое оборудование

В локальной сети можно использовать различное дополнительное оборудование, например, чтобы объединить две сети или обеспечить защиту сети от внешних атак. Кратко рассмотрим сетевое оборудование, которое применяется при построении компьютерных сетей.

Принт-сервер, или сервер печати - это устройство, которое позволяет подключить принтер, не имеющий собственного сетевого порта к сети. Проще говоря: принт-сервер - это коробка, к которой с одной стороны подключается принтер, а с другой стороны -- сетевой провод. При этом принтер становится доступным в любое время, поскольку не привязан к какому-либо компьютеру сети. Существуют принт-серверы с разными портами: USB и LPT; так же встречаются и комбинированные варианты.

Рисунок 5.4.1 - Принт-сервер

Повторитель предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем усиления электрического сигнала. Если вы будете использовать в локальной сети кабель витая пара длиной более 100 метров, повторители должны устанавливаться в разрыв кабеля через каждые 100 метров. Питание повторителей обычно осуществляется по тому же кабелю. С помощью повторителей можно соединить сетевым кабелем несколько отдельно стоящих зданий.

Рисунок 5.4.2 - Повторитель

Маршрутизатор (или роутер) - сетевое устройство, которое на основании информации о структуре сети по определенному алгоритму выбирает маршрут для пересылки пакетов между различными сегментами сети.

Маршрутизаторы применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам (например, для подсоединения Ethernet к сети WAN). Также маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя при этом функции межсетевого экрана.

Рисунок 5.4.3 - Маршрутизатор

Маршрутизатор может быть представлен не только в аппаратном виде, но и в программном. Любой компьютер сети, на котором установлено соответствующее программное обеспечение, может служить маршрутизатором.

При построении СКС патч-панели используются в стойках и телекоммуникационных шкафах для монтажа кабеля в целях обеспечения высококачественной коммутации. Для каждой линии выделяется отдельный порт патч-панели. Патч-панель представляет собой блок розеток, количество которых соответствует числу портов. Например, блок из 24 розеток -- это панель на 24 порта.

Рисунок 5.4.4 - Патч-панели, смонтированные в 19" стойке

С лицевой стороны панели на порты нанесена цифровая маркировка. С обратной стороны панели контакты имеют цветовую и цифровую маркировку. Имеются площадки для дополнительной маркировки.

Рисунок 5.4.5 - Патч-панель категории 6

Патч-панели различаются между собой по количеству портов, категории, способу крепления. По количеству портов наиболее распространены 12-, 24- и 48-портовые патч-панели. По стандартам обычно используются панели категорий 5е, 6.

Рисунок 5.4.6 - Патч-панель категории 5е с патч-кордами

Основным средством коммутации являются патч-корды (отрезки кабеля, обычно до пяти метров, соответствующей категории с разъемами на концах). С их помощью и соединяют между собой порты патч-панелей, активного оборудования, розетки рабочего места (компьютеров, телефонов, принтеров и т.д).

Рисунок 5.4.7 Патч-панель с модулями 110 типа	Модуль 110 типа

Кабель подводится к каждому порту и специальным инструментом монтируется (присоединяется) в IDC модуль (IDC -- Insulation Displacement Connection -- «контакт со смещением изоляции»). IDC модули бывают следующих видов: 110 типа, типа Krone и Dual IDC (универсальный). В зависимости от типа модуля, для монтажа кабеля используется соответствующий инструмент. Dual IDC является универсальным модулем и позволяет использовать для монтажа как инструмент типа 110, так и Krone.

Рисунок 5.4.8 Экранированная патч-панель с модулями Dual IDC	Модуль Dual IDC

Панели можно устанавливать на стену и в 19" телекоммуникационные шкафы, стойки и рамы. Некоторые виды панелей выпускаются также в стандарте 10".

Панели, монтируемые на стену, бывают на подставке (с задним монтажом) и с передним монтажом.

Панели на подставке для монтажа кабеля снимаются с подставки, а потом защелкиваются обратно. Также они могут быть установлены в 19" рамы для кроссов типа 66, поскольку используется тот же вид подставок.

Панели с передним монтажом крепятся прямо на стену. Они более компактные, могут монтироваться непосредственно в короб. 24-портовые панели с передним монтажом имеют размер 19" что позволяет их использовать в стойках.

Рисунок 5.4.9 - Патч-панель настенная с передним монтажом

По типу портов патч-панели бывают телефонные и компьютерные. Телефонные панели имеют порты типа RJ-12 (6p4c,6p6c) и используются для коммутации телефонных линий. Для простоты коммутации с телефонными станциями некоторые телефонные патч-панели оснащаются портами типа Telco (25 пар).

Компьютерные патч-панели имеют порты типа RJ-45 (8p8c) и чаще всего используются в компьютерных сетях. В зависимости от требований к линиям передачи данных в компьютерных сетях, патч-панели с портами RJ-45 бывают категории 5e и категории 6. В структурированных кабельных системах с экранированными линиями связи используются патч-панели с экранированными портами.

Рисунок 5.4.10 - Порты экранированной патч-панели

Отдельным видом патч-панелей являются модульные панели. Это панели с ячейками под модули специального формата. Благодаря тому, что могут использоваться модули как RJ-12 и RJ-45, так и BNC, и даже для оптического кабеля, модульные панели позволяют создать практически любую конфигурацию портов, необходимую для решения задачи. Наиболее распространенным является формат AMP модуль типа Keystone Jack.

Рисунок 5.4.11

Модульная панель с модулями Keystone Jack категории 6

6. Выбор варианта создания ЛВС

6.1 Информация об организации

Автономное учреждение социального обслуживания населения Тюменской области «Центр социальной помощи семье и детям «Мария»» (АУ СОН ТО «ЦСПСИД «МАРИЯ»).

Основными направлениями деятельности Центра являются:

- оказание консультативной помощи семьям с детьми;

- организация социального сопровождения семей и несовершеннолетних;

- оказание экстренной психологической, социальной и правовой помощи подросткам и членам их семей;

- консультативный прием граждан, выразивших желание стать опекунами;

- социальная реабилитация несовершеннолетних и женщин в стационарных условиях.

Центр «Мария» расположен в 2-х этажном здании по адресу г. Тюмень, ул. Ермака, 1-А. В данном здании проведена полная реконструкция. Требуется создать локальной вычислительную сеть (ЛВС), IP-телефонию с указанием информации обо всех компонентах, системах, подсистемах, сетевых и системных сервисах, системном программном обеспечении, входящих в состав ЛВС и выполняющих определенные функции, обеспечивающие функционирование ЛВС в целом. ЛВС представляет собой комплекс инженерных сооружений: структурированную кабельную систему (СКС), стойки и шкафы с активным (телекоммуникационное оборудование) и пассивным (компоненты СКС) сетевым оборудованием.

В соответствии со штатной структурой планируется создание 40 автоматизированных рабочих мест. Заказчик согласовал размещение рабочих мест в помещениях здания (Рисунки 6.1.1, 6.1.2).

Рисунок 6.1.1 - Размещение рабочих мест на 1 этаже здания

Рисунок 6.1.2. - Размещение рабочих мест на 2 этаже здания

6.2 Выбор типа и топологии сети

Количество пользователей, обслуживаемых сетью - 40, совместное использование ресурсов, необходимость централизованного сервера и развитой защите данных позволяет остановиться на организации сети на основе сервера.

Расположение организации в 2-х этажном здании, возможность прокладки кабеля по потолку и в кабель-канале позволяет выбрать топологию «звезда-шина».

6.3 Выбор кабеля и разъемов

Рабочие места пользователей представляют собой 2х портовые информационные розетки RJ-45 со сквозной нумерацией портов в каждом помещении по возрастанию слева направо (Рисунки 6.3.1, 6.3.2).

Рисунок 6.3.1 - Нумерация рабочих мест на 1 этаже здания

Рисунок 6.3.2 - Нумерация рабочих мест 2 этаже здания

Пользовательские рабочие места через патч-панели подключаются к портам активного оборудования - управляемым коммутаторам. Разводка от узлов коммутации до рабочих мест выполняется медными кабелями UTP категории 5е. Схема прокладки кабеля между этажами здания представлена на рисунке 6.3.3.



Рисунок 6.3.3 - Схема прокладки кабеля

На рисунках 6.3.4 и 6.3.5 приведены схемы прокладки кабеля по этажу здания.

Рисунок 6.3.4 - Схема прокладки кабеля по 1 этажу здания

Рисунок 6.3.5 - Схема прокладки кабеля по 2 этажу здания

Для эффективной эксплуатации оборудования используются патч-панели в сочетании с коммутационным оборудованием. Наивысшее качество соединений обеспечивается использованием патч-кордов.

На лицевой стороне патч-панелей присутствует цифровая маркировка портов, на обратной стороне - цветовая и цифровая маркировка контактов, что обеспечивает удобство эксплуатации.

Для адресации оборудования и компьютеров пользователей используется протокол TCP/IP. В сети используется диапазон «нелегальных» (немаршрутизируемых) адресов, разрешенных для использования адресации частных сетей.

В сети функционируют сервисы DHCP и DNS для автоматического управления адресацией пользовательских ПК.

Идентификация пользователей осуществляется контроллером домена.

Подключение ЛВС к сети Интернет осуществляется через шлюз - firewall, обеспечивающий необходимый уровень безопасности настройками списков доступа на интерфейсах и фильтрацией всего проходящего трафика.

7. Подробные сведения о компонентах и системах ЛВС

В соответствии с эталонной моделью OSI ЛВС в здании АУ СОН ТО «ЦСПСИД «МАРИЯ» (ул. Ермака д. 1а) разделяется на следующие основные уровни:

7.1 Физический уровень

В состав физического уровня ЛВС входят:

- сетевые интерфейсы активного сетевого оборудования (рабочие станции, принтеры, сервера, телекоммуникационное оборудование);

- структурированная кабельная система ЛВС (кабели, розетки на рабочих местах, пассивное сетевое оборудование в узлах коммутации, соединительные кабели);

Структурная схема ЛВС описывает физическое соединение узлов коммутации (рисунок 7.1.1)

Рисунок 7.1.1 - Структурная схема сети

Активное и пассивное сетевое оборудование, а также сервер в составе ЛВС, размещены в узлах коммутации внутри телекоммуникационного шкафа в соответствии со схемой размещения оборудования (рисунок 7.1.2)

Рисунок 7.1.2 - Схема размещения оборудования

Активное оборудование, обеспечивающее функционирование сети, именуется в соответствии со стандартным шаблоном для простоты идентификации и администрирования. Стандарт именования сетевых устройств приведен в таблице 7.1.2.

Таблица 7.1.2 Стандарт именования сетевых устройств

Тип устройств	Сокращенное наименование типа	Описание формата именования
SWITCH	SWx	х - порядковый номер узла
PATCH PANNEL	PPxx	хx - порядковый номер
FIREWALL	FWx	х - порядковый номер
SERVER	SRVx	х - порядковый номер
UPS	UPSx	х - порядковый номер
PERSONAL COMPUTER	PC-xxx	xxx - порядковый номер
PRINTER	PRN-z	z - порядковый номер устройства данного типа

Подключение оборудования к источникам бесперебойного питания представлено в таблице 7.1.2.

Таблица 7.1.2 Подключение блока бесперебойного питания

№	Каб	Ид. номер	Модель	Розетки, исп./всего	№ розетки	Подключено	Макс. Мощность, W	Нагрузка, %
PS1
1	серв	UPS1	Smart-UPS RT 3000VA RM 230V	7/8	1	Вентилятор. полка	50	29,68
					2	-
					3	FW1	23,3
					4	SW1	30
					5	SW2	30
					6	Panasonic NCP1000	55
					7	Console	35
					8	SRV1	400

7.2 Канальный уровень

Канальный уровень включает в себя таблицу физических адресов (MAC адресов) сетевых интерфейсов активного сетевого оборудования, на основании которой активное сетевое оборудование производит коммутацию на канальном уровне эталонной модели OSI. Таблица физической адресации входит в состав таблицы адресации сетевых устройств.

7.3 Сетевой уровень

В качестве протокола сетевого уровня используется протокол TCP/IP.

Разделение ЛВС на сетевом уровне представлено в логической схеме сети (рисунок 7.3.1).

Рисунок 7.3.1 - Логическая схема сети

Подключение локальной сети к сети Интернет соответствует схеме организации внешних каналов связи. Схема организации внешних каналов связи представлена на рисунке 7.3.2.

Рисунок 7.3.2 - Схема организации внешних каналов

Таблица сетевых IP-адресов активного сетевого оборудования, рабочих станций и серверов представлена в таблице адресации сетевых устройств.

7.4 Сетевые сервисы, программное обеспечение, организация информационных потоков

Сетевые сервисы, программное обеспечение и организация информационных потоков сети соответствуют транспортному, сессионному, а также уровням представления и приложения эталонной модели OSI.

Настоящий раздел описывает системные и сетевые сервисы (компоненты), выполняемые ими функции, предназначенные для организации сетевого взаимодействия пользователей и обеспечивающие функционирование сети в целом. В настоящем разделе также описаны схемы информационных потоков, отображающие взаимодействие информационных компонентов (информационных систем) и пути передачи ключевых видов трафика.

Схема информационных потоков содержит информацию о видах трафика, путях его передачи между узлами сети до конечного пользователя. Схема организации информационных потоков основывается на логической схеме сети (Рисунок 7.3.1) и схеме организации внешних каналов связи (Рисунок 7.3.2) с указанием схемы пути передачи для каждого вида трафика. Схема информационных потоков приведена на рисунке 7.4.1.

Рисунок 7.4.1 - Схема организации информационных потоков

Перечень и описание системных и сетевых сервисов содержит информацию о сетевых сервисах, обеспечивающих функционирование прикладных систем, пользовательских задач и т.д. Перечень сетевых сервисов, обеспечиваемых сетевыми устройствами, приведен в таблице 7.4.1.

Таблица 7.4.1 - Службы и сервисы

N п/п	Тип службы	Расположение	Примечания
1	DHCP	DC
2	DNS	DC
3	ACTIVE DIRECTORY	DC
4	Межсетевой экран	XTM24-Maria
5	Файл сервер	DC
6	Антивирус корпоративный	DC
7	WSUS	DC
8	Принт-сервер	DC

8. Организация защиты

8.1 Антивирусное программное обеспечение

Антивирусной защите подлежат все компоненты информационной системы, участвующие в транспортировке информации и/или её хранении:

- файл-серверы;

- рабочие станции;

- рабочие станции мобильных пользователей;

- сервера резервного копирования;

- почтовые сервера.

Современные антивирусные пакеты содержат в себе следующие основные программные компоненты:

- монитор (резидентно размещается в оперативной памяти компьютера и автоматически проверяет объекты перед их запуском или открытием; при обнаружении вируса программа в зависимости от настроек может: удалить зараженный объект, вылечить его, запретить к нему доступ);

- сканер (осуществляет проверку объектов на наличие вирусов по запросу пользователей);

- сетевой центр управления (позволяет организовать управление АВЗ корпоративной сети: управлять компонентами пакета, задавать расписания запуска сканера, автоматического обновления антивирусных баз и т.д.);

- дополнительные модули, обеспечивающие проверку электронной почты и Web-страниц в момент получения информации.

8.2 Настройки межсетевого экрана

Версия операционной системы Fireware XTM 11.4.1 предоставляет новые широкие возможности по управлению и настройке фильтров для работы пользователей. Благодаря новой функции безопасного поиска WatchGuard Safe Search, можно контролировать настройки фильтров поисковых систем Интернета и таким образом предотвращать доступ пользователей к сайтам, содержащим нежелательный контент. Сервис Application Control позволяет управлять Web 2.0 приложениями, а также устанавливать различные политики безопасности для разных категорий приложений.

8.3 WSUS

Службы Microsoft Windows Server Update Services (WSUS) - это предоставленное компанией Microsoft решение для управления обновлениями и патчами в производственной среде. Используя WSUS, можно управлять и устанавливать обновления ПО для всей линейки продуктов компании Microsoft в сети.

Центр Мария расположен в малых средах, находящихся в одном месте, и включает менее сотни компьютеров. В такой конфигурации достаточно установить один WSUS сервер, который скачивает обновления непосредственно с Microsoft Update. Клиенты будут загружать и устанавливать обновления автоматически, используя компонент Automatic Update.

8.4 Резервирование данных

После сотрудников и клиентов самым ценным активом компаний являются данные. Для минимизации потерь при работе необходимо выполнять резервное копирование всех данных. Резервное копирование баз данных является самым простым и дешевым средством обеспечения сохранности корпоративных данных. Частота резервирования базы данных зависит от того, как долго она будет восстанавливаться из резервной копии. Чем чаще выполняется резервирование базы данных.

...