Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование локальной сети в жилых домах



Введение

Компьютеры появились в жизни человека не так уж давно, но почти любой человек может с твердой уверенностью сказать, что будущее - за компьютерными технологиями.

На заре своего появления компьютеры представляли собой громоздкие устройства, работающие на лампах и занимающие настолько много места, что для их размещения требовалась не одна комната. При всем этом производительность таких машин, по сравнению с современными, была невероятно мала.

Время шло. Постепенно научная мысль и возможности ученых развились настолько, что производство меньших по размеру, но более производительных компьютеров стало реальностью.

Процесс развития персонального компьютера движется с постоянно увеличивающимся ускорением, в связи с чем компьютеры стали обязательным и незаменимым атрибутом любого предприятия, офиса и большинства квартир.

Причиной столь интенсивного развития информационных технологий является все возрастающая потребность в быстрой и качественной обработки информации, потоки которой с развитием общества растут как снежный ком.

Компьютеры прочно вошли в современный мир, во все сферы человеческой деятельности и науки, создавая необходимость в обеспечении их различным программным обеспечением. Конечно, в первую очередь это связано с развитием электронной вычислительной техники и с её быстрым совершенствованием и внедрением в различные сферы человеческой деятельности.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

В настоящее время компьютерные сети получили очень широкое распространение.



Раздел 1. Определение, назначение и специфика работы вычислительных систем (ВС)

1.1 Задание

Проектирование локальной сети в жилых домах.

Дано: два жилых дома (расположенных буквой г): оба дома трехэтажные, двухподъездные, в каждом подъезде по 4 квартиры. Длина каждого дома 60 метров, высота каждого этажа - 3 метра (схему расположения зданий см. в приложении 3).

Необходимо:

Спроектировать локальную сеть, объединяющую два дома, таким образом, чтобы житель любой квартиры мог при желании к ней подключиться обеспечить выход в сеть Интернет;

Учесть, что в каждой квартире будет размещаться по одному компьютеру;

Рассчитать приблизительную стоимость создания такой сети без учета затрат на подключения к сети каждой конкретной квартиры.

В моем курсовом проекте рассматривается тема «Проектирование локальной сети в жилых домах».

Объектом исследования является «домашняя» локальная сеть.

Предметом исследования является локальная компьютерная сеть.

Целью курсового проекта является изучение аппаратных и программных средств для построения локальной сети. Для реализации данной цели требуется решить следующие задачи:

· произвести обзор аппаратных средств используемых для проектирования «домашней» локальной сети;

· рассмотреть программные средства «домашней» локальной сети;

· произвести выбор сетевого оборудования;

· осуществить проектирование схемы прокладки кабеля.

1.2 Вычислительная система

Термин вычислительная система появился в начале -- середине 60-х гг. при создании ЭВМ третьего поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу -- интегральные схемы. Следствием этого явилось появление новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ -- многопользовательская и многопрограммная обработка.

Отражая эти новшества, и появился термин «вычислительная система». Он не имеет единого толкования в литературе, его иногда даже используют применительно к однопроцессорным ЭВМ. Однако общим здесь является подчеркивание возможности построения параллельных ветвей в вычислениях, что не предусматривалось классической структурой ЭВМ.

Под вычислительной системой (ВС) будем понимать совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

Самыми важными предпосылками появления и развития вычислительных систем служат экономические факторы. Анализ характеристик ЭВМ различных поколений показал, что в пределах интервала времени, характеризующегося относительной стабильностью элементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ выражается квадратичной зависимостью -- «законом Гроша»:

Построение же вычислительных систем позволяет значительно сократить затраты, так как для них существует линейная формула

где:

Сэвми Свс- соответственно стоимость ЭВМ и ВС

К1и К2- коэффициенты пропорциональности, зависящие от технического уровня развития ВТ,

Пэвми Пi- производительность ЭВМ и i-го из n комплектующих вычислителей (ЭВМ или процессоров).

ВС могут быть многомашинными и многопроцессорными. В многомашинных системах каждая машина работает под управлением собственной ОС. Подключенные к ней другие машины рассматриваются ОС как специализированные внешние устройства. В многопроцессорных системах координация работ CPU осуществляется общей ОС. www. studzona.com В. Л. Бройдо «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», Питер 2006

1.3 Информационно-вычислительная сеть

Информационно-вычислительная сеть (вычислительная сеть), представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основное назначение информационно-вычислительных сетей (ИВС) -- обеспечение эффективного предоставления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

Информационные системы, построенные на базе ИВС, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

Хранение данных;

Обработка данных;

Организация доступа пользователей к данным;

Передача данных и результатов обработки данных пользователям.

Основные показатели качества ИВС:

Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совместной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы.

Производительность -- среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени.

Пропускная способность определяется количеством данных, передаваемых через сеть (или ее звено -- сегмент) за единицу времени.

Надежность сети-- чаще всего характеризуется средним временем наработки на отказ.

Достоверность результатной информации

Безопасность - способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.

Прозрачность сети - означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя: в оптимальном случае он должен обращаться к ресурсам сети как к локальным ресурсам своего собственного компьютера.

Масштабируемость -- возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.

Универсальность сети -- возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей. www. library.tuit..uz

1.4 Классификация вычислительных сетей

Информационно-вычислительные сети (ИВС), в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на:

Локальные (ЛВС или LAN -- Local Area Network);

Региональные (РВС или MAN -- Metropolitan Area Network);

Глобальные (ГВС или WAN -- Wide Area Network).

1.Локальные сети (LAN -- Local Area Network )

Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10-15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. Обычно такая сеть привязана к конкретному объекту. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещения, то они часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (intranet).

Преимущества объединения компьютеров в локальные вычислительные сети следующие:

Совместное использование технических средств позволяет повысить эффективность владения периферийными устройствами - хранилищами данных, принтерами, сканерами, факсами, модемами;

Управление данными в сети предоставляет возможность совместного доступа и использования едиными базами данных множеством пользователей ЛВС;

Общие программные средства предоставляют возможность одновременного использования централизованных инсталляции ПО для работы на компьютерах сети;

Разделение ресурсов процессора позволяет использовать вычислительные мощности выделенных компьютеров для обработки данных пользователей сети;

Эффективное использование средств совместной работы и коммуникаций, таких как электронная почта, электронный документооборот, веб - технологии и Интернет.

Локальные вычислительные сети обеспечивают:

Распределение данных (Data Sharing). Данные в ЛВС хранятся на центральном ПК и могут быть доступны на рабочих станциях, поэтому на каждом рабочем месте не надо иметь накопители для хранения одной и той же информации;

Распределение информационных и технических ресурсов (Resource Sharing);

Распределение программ (Software Sharing). Все пользователи локальных вычислительных сетей могут совместно иметь доступ к программам (сетевым версиям), которые централизованно устанавливаются в сети;

Обмен сообщениями по электронной почте (Electronic Mail). Все пользователи сети могут оперативно обмениваться информацией между собой посредством передачи сообщений.

Локальные вычислительные сети, в зависимости от способов взаимодействия компьютеров в них, можно разделить на:

Централизованные;

Одноранговые.

Централизованные локальные сети строятся на основе архитектуры «клиент-сервер», которая предполагает выделение в сети «серверов» и «клиентов». Одноранговые ЛВС основаны на равноправной (peer-to-peer) модели взаимодействия компьютеров, в которой каждый компьютер может быть как сервером, так и клиентом.

Отличительной чертой ЛВС является большая скорость передачи данных, низкий уровень ошибок и использование дешевой среды передачи данных.

1.5 Региональные сети (РВС или MAN -- Metropolitan Area Network)

В нашей стране являются менее распространенным типом сетей. Эти сети появились сравнительно недавно.

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки -- сотни километров;

В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение;

Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных сетей с глобальными;

Первоначально были разработаны для передачи данных, но сейчас они поддерживают и такие услуги, как видеоконференции и интегральную передачу голоса и текста.

1.6 Глобальные сети (ГВС или WAN -- Wide Area Network)

Глобальные вычислительные сети Wide Area Networks (WAN), которые относятся к территориальным компьютерными сетями, предназначены, как и ЛВС для предоставления услуг, но значительно большему количеству пользователей, находящихся на большой территории. Глобальные вычислительные сети - это компьютерные сети, объединяющие локальные сети и отдельные компьютеры, удаленные друг от друга на большие расстояния. Самая известная и популярная глобальная сеть - это Интернет. Кроме того, к глобальным вычислительным сетям относятся: всемирная некоммерческая сеть FidoNet, CREN, EARNet, EUNet и другие глобальные сети, в том числе и корпоративные.

Из-за большой протяженности каналов связи построение требует очень больших затрат, поэтому глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называют общественными или публичными. Но в некоторых случаях WAN создаются как частные сети крупных корпораций.

Абонентами WAN могут быть ЛВС предприятий, географически удаленные друг от друга, которым нужно обмениваться информацией между собой. Кроме того, отдельные компьютеры могут пользоваться услугами WAN для доступа, как к корпоративным данным, так и к публичным данным Internet.

Компании, осуществляющие поддержку функционирования сети, называются операторами сети, а компании, предоставляющие платные услуги абонентам сети, называются провайдерами или поставщиками услуг.

В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:

Коммутация каналов (используется при передаче аудиоинформации по обычным телефонным линиям связи);

Коммутация сообщений (применяется в основном для передачи электронной почты, в телеконференциях, электронных новостях);

Коммутация пакетов (для передачи данных, в последнее время используется также для передачи аудио - и видеоинформации).

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети -- объединяться в составе глобальной сети, и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Именно такая структура принята в сети Интернет.

Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.

Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.

К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet-провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. Региональный провайдер, подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны.

Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Internet. Шевченко В.П. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»,Кнорус 2012

1.7 Топологии сетей

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.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.

Существуют следующие топологии компьютерных сетей:

· Шина (bus);

· Звезда(star);

· Кольцо(ring);

· Ячеистая;

· Иерархическая;

Сами по себе базовые топологии не сложны. Однако на практике часто встречаются довольно сложные комбинации, сочетающие свойства и характеристики нескольких топологий.

Топология «шина» (см. приложение 1, рис.1).

Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство, например, рабочая станция или сервер, независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС.

Сеть с топологией «шина» имеет следующие особенности:

Простейшая и самая дешевая из всех существующих;

Все компьютеры подключаются к одному кабелю; в определенный момент времени только один компьютер может передавать информацию, и она с помощью кабеля передается на тот компьютер, для которого предназначена;

На обоих концах шины содержится небольшое устройство, так называемый терминатор, который предотвращает отражению сигнала и возвращению его к сети, где он будет мешать передаче следующих сигналов;

Отсутствует потребность в центральном соединительном устройстве;

Процедура подключения к сети дополнительных компьютеров затруднена, поскольку требует прекращения работы всей сети;

Если один из компьютеров выйдет из строя, сеть не перестает функционировать;

Для соединения обычно используется коаксиальный кабель.

Топология «звезда»(см. приложение 1, рис.2).

В сетях, использующих топологию «звезда», сетевой носитель соединяет центральный концентратор с каждым устройством, подключенным к сети. Физический вид топологии «звезда» напоминает радиальные спицы, исходящие из центра колеса. В этой топологии используется управление из центральной точки, а связь между устройствами, подключенными к сети, осуществляется посредством двухточечных линий между каждым устройством и центральным каналом или концентратором. Весь сетевой трафик в звездообразной топологии проходит через концентратор. Вначале данные посылаются концентратору, а затем концентратор переправляет их устройству в соответствии с адресом, содержащимся в данных. В сетях с топологией «звезда» концентратор может быть активным или пассивным. Активный концентратор не только соединяет участки среды передачи, но и регенерирует сигнал, т.е. работает как многопортовый повторитель. Благодаря выполнению регенерации сигналов, активный концентратор позволяет данным перемещаться на более значительные расстояния. В отличие от активного концентратора, пассивный концентратор только соединяет участки сетевой среды передачи данных.

Сеть с топологией «звезда» имеет следующие особенности:

Каждый компьютер и другие устройства подключают к центральному соединительного устройства;

В случае, когда возникают проблемы, связанные с каким компьютером сети, другие продолжают функционировать, они не только не имеют доступа к ресурсам этого компьютера;

Расстояние между компьютерами и соединительным устройством не может превышать 100 м;

К каждому центрального соединительного устройства можно подключить до 24 компьютеров;

Сети с топологией «звезда» немного дороже Другие, потому что для их создания требуется больше кабелей.

Топология «кольцо» (см. приложение 1, рис.3).

Топология кольцо (топология замкнутой сети) - это тип сетевой топологии, при котором все компьютеры подключены коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы передаются только в одном направлении. Сигнал в топологии кольцо возможно усиливать.

Характеристики:

Для того, чтобы обрыв кабеля не вывел из строя всю сеть, компьютеры связаны друг с другом через коммутатор. Такая система кабельного соединения разработана фирмой IBM (Inter buisiness mashines), и называется Token Ring.

Данные по кольцу передаются с помощью специального маркера -- TOKEN.

В такой сети должен присутствовать только 1 маркер. Он перемещается по кольцу в поиске компьютера, имеющего данные для передачи.

Компьютер, ожидающий передать данные, захватывает маркер, добавляет к нему адрес получателя и передаёт данные в сеть. Данные проходят через каждый компьютер кольца, пока не достигнет компьютера чей адрес совпадает с адресом компьютера получателя, который копирует данные, и возвращает их в сеть. После этого он посылает подтверждение о получении данных компьютеру отправителю. При получении подтверждения отправитель выбирает данные из маркера и возвращает его в сеть.

В кольце каждый компьютер выступает в качестве повторителя, очищая сигнал от помех и усиливая его. Т. е. это активная топология.

Если некоторый компьютер выйдет из строя, то вся сеть прекратит работу, поэтому используются специальные средства автоматической коммутации соединений.

Такая топология достаточно дорогая и используются в кампусах или крупных предприятиях.

Сети с топологией «кольцо» имеют следующие особенности:

· Компьютеры расположены близко друг от друга.

· Центральный соединительный устройство отсутствует.

· Сеть не имеет ни начала, ни конца, поэтому не нужны терминаторы.

· Сложно находить и устранять причины проблем.

· Неисправности, возникшие в любом месте сети, приводят к выходу ее из строя.

· Подключение к сети новых компьютеров требует прекращения работы всей сети.

Топология «ячеистая» (см. приложение 1, рис.4).

Ячеистая топология -- базовая полносвязная топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и преизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Топология «иерархическая» (см. приложение1, рис.5).

Сетевая иерархическая топология в настоящее время является одной из самых распространенных.

ПО для управления сетью является относительно простым, и эта топология обеспечивает точку концентрации для управления и диагностирования ошибок.

В большинстве случаев сетью управляет станция А на самом верхнем уровне иерархии и распространение трафика между станциями также инициируется станцией А.

Многие фирмы реализуют распределенный подход к иерархической сети, при котором в системе подчиненных станций каждая станция обеспечивает непосредственное управление станциями, находящимися ниже в иерархии. Из станции B производится управление станциями C и D. Это уменьшает нагрузку на центральную станцию А.

В то время как иерархическая топология является привлекательной с точки зрения простоты управления, она несет в себе потенциально трудно разрешимые проблемы.

Когда управление сетью (всем трафиком между станциями) производится из верхнего узла А. Это может создать не только «узкие места» (с точки зрения пропускной способности), но и проблемы надежности. В случае самого верхнего уровня функции сети нарушаются полностью, если только в качестве резерва не предусмотрен другой узел. Однако в прошлом иерархические топологии широко применялись, и многие годы будут находить применение. Они допускают постепенную эволюцию в направлении более сложной сети, поскольку могут сравнительно легко добавляться подчиненные станции. www.lessons-tva.info

вычислительный сеть локальный топология

1.8 Коммуникационное оборудование вычислительных сетей

Сетевые адаптеры.

Сетевой адаптер (сетевая карта) - это устройство двунаправленного обмена данными между ПК и средой передачи данных вычислительной сети. Кроме организации обмена данными между ПК и вычислительной сетью, сетевой адаптер выполняет буферизацию (временное хранение данных) и функцию сопряжения компьютера с сетевым кабелем. Сетевыми адаптерами реализуются функции физического уровня, а функции канального уровня семиуровневой модели ISO реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

Адаптеры снабжены собственным процессором и памятью. Карты классифицируются по типу порта, через который они соединяются с компьютером: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них - это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в слот расширения PCI, расположенный на материнской плате ПК, и подключается к сетевому кабелю разъемами типа: RJ-45 или BNC.

Сетевые карты можно разделить на два типа:

Адаптеры для клиентских компьютеров;

Адаптеры для серверов.

В зависимости от применяемой технологии вычислительных сетей Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet, сетевые карты обеспечивают скорость передачи данных: 10, 100 или 1000 Мбит/с.

Сетевые кабели вычислительных сетей.

В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в вычислительных сетях применяются:

· Витая пара;

· Коаксиальный кабель;

· Оптический кабель.

Витая пара (twisted pair) -- кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.

Характерным для этого кабеля является простота монтажа. Данный кабель является самым дешевым и распространенным видом связи, который нашел широкое применение в самых распространенных локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа «звезда». Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45.

Кабель используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля «витая пара» можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети.

Коаксиальный кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.

Существует два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10 мм. У толстого коаксиального кабеля затухание меньше, чем у тонкого. Стоимость коаксиального кабеля выше стоимости витой пары и выполнение монтажа сети сложнее, чем витой парой.

Коаксиальный кабель применяется, например, в локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “общая шина”. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение. Пропускная способность - 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи - несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре.

Оптоволоконный кабель (fiber optic) - это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.

Оптическое волокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон. На передающем конце оптоволоконного кабеля требуется преобразование электрического сигнала в световой, а на приемном конце обратное преобразование.

Основное преимущество этого типа кабеля - чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно. Скорость передачи данных 3Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля - это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.

Промежуточное коммуникационное оборудование вычислительных сетей.

В качестве промежуточного коммуникационного оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers), шлюзы (gateways).

Повторители - это аппаратные устройства, предназначенные для восстановления и усиления сигналов в вычислительных сетях с целью увеличения их длины.

Трансиверы или приемопередатчики - это аппаратные устройства, служащие для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Основной функцией трансивера является усиление сигналов. Трансиверы применяются и в качестве конверторов для преобразование электрических сигналов в другие виды сигналов (оптические или радиосигналы) с целью использования других сред передачи информации.

Концентраторы - это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяют в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.

Коммутаторы - это программно - аппаратные устройства, которые делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов с помощью концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора.

Мосты - это программно - аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой или несколько частей одной и той же сети, работающих с разными протоколами. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия. Мост изолирует трафик одной части сети от трафика другой части, повышая общую производительность передачи данных.

Маршрутизаторы - это коммуникационное оборудование, которое обеспечивает выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы. Маршрутизаторы применяют только для связи однородных сетей и в разветвленных сетях, имеющих несколько параллельных маршрутов. Маршрутизаторами и программными модулями сетевой операционной системы реализуются функции сетевого уровня.

Шлюзы - это коммуникационное оборудование (например, компьютер), служащее для объединения разнородных сетей с различными протоколами обмена. Шлюзы полностью преобразовывают весь поток данных, включая коды, форматы, методы управления и т.д.

Коммуникационное оборудование: мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети - это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением.

1.9 Сетевая архитектура ЛВС

Сетевая архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи. В современных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

1.10 Сетевая технология IEEE802.3/Fast Ethernet

В развитие технологии Ethernet созданы высокоскоростной вариант: IEEE802.3/Fast Ethernet.

Стандарт определяет два типа (класса) репитеров (концентраторов) для Fast Ethernet:

Репитеры Класса I характеризуются тем, что они преобразуют приходящие по сегментам сигналы в цифровую форму прежде чем передавать их во все другие сегменты. Поэтому к ним можно подсоединять сегменты разных типов: 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-FX. Но процесс преобразования требует временной задержки, поэтому можно использовать только один репитер Клас-са I в пределах одной зоны конфликта;

Репитеры Класса II непосредственно повторяют приходящие на них сигналы и передают их в другие сегменты без преобразования. Поэтому к ним можно подключаться только сегменты одного типа (например, 100BASE-TX) или сегменты, использующие одну систему сигналов (например, 100BASE-TX и 100BASE-FX). Задержка в репитерах Класса II меньше, чем в репитерах Класса I, поэтому можно применять два таких репитера в пределах одной зоны конфликта

Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации:

· 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

· 100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

· 100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м

Аппаратура 100BASE-TX.

Схема объединения компьютеров в сеть 100BASE-TX практически ничем не отличается от схемы 10BASE-T.

Для присоединения неэкранированных кабелей, содержащих две витые пары (волновое сопротивление 100 Ом) используются 8-контактные разъемы типа RJ-45 категории 5. Длина кабеля не может превышать 100 метров. Также используется топология типа “пассивная звезда” c концентратором в центре. Только сетевые адаптеры должны быть Fast Ethernet, концентратор рассчитан на подключение сегментов 100BASE-TX, и кабель должен быть категории 5. Между адаптерами и сетевыми кабелями могут включаться трансиверы.

Предельная длина 100 м в Fast Ethernet определяется заданными временными соотношениями обмена (ограничение на двойное время прохождения). Стандарт рекомендует ограничиваться длиной сегмента в 90 м, чтобы иметь 10% запас.

Из восьми контактов разъема используется только 4 контакта: два для передачи и два для приема. Стандарт предусматривает также возможность применения экранированного сетевого кабеля с двумя витыми парами (волновое сопротивление - 150 Ом). В этом случае применяется 9-контактный разъем D-типа.

Аппаратура 100BASE-T4.

Основное отличие аппаратуры 100BASE-T4 от 100BASE-TX состоит в том, что в качестве соединительных кабелей в ней используются неэкранированные кабели, содержащие четыре витые пары (кабели категории 3, 4 или 5).

Схема объединения компьютеров в сеть ничем не отличается от 100BASE-TX. Длина кабелей не может превышать 100 м (стандарт рекомендует ограничиваться 90 м для 10 % запаса). Между адаптерами и кабелями в случае необходимости могут включаться трансиверы.

Для подключения сетевого кабеля к адаптеру (трансиверу) используются 8-контактные разъемы типа RJ-45, соотв етствующей категории.

Обмен данными идет по одной передающей витой паре, по одной приемной витой паре и по двум двунаправленным витым парам с использованием дифференциальных сигналов.

Аппаратура 100BASE-FX.

Аппаратура 100BASE-FX очень близка к аппаратуре 10BASE-FL. Точно также здесь используется топология типа “пассивная звезда” с подключением компьютеров к концентратору с помощью двух разнонаправленных оптоволоконных кабелей. Между сетевыми адаптерами и кабелями возможно включение трансиверов. Оптоволоконные кабели подключаются к адаптеру (трансиверу) с помощью разъемов типа SC, ST.

Максимальная длина кабеля между компьютером и концентратором составляет 412 метров, причем это ограничение определяется временными соотношениями.

Выбор конфигурации Fast Ethernet.

Для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагает две модели, называемые Transmission System Model 1 и Transmission System Model 2. При этом первая модель основана на несложных правилах, а вторая использует систему расчетов.

В соответствии с первой моделью, при выборе конфигурации надо руководствоваться следующими принципами:

Сегменты, выполненные на электрических кабелях (витая пара), не должны быть длиннее 100 м;

Сегменты, выполненные на оптоволоконных кабелях, не должны быть длиннее 412 м;

Если используются трансиверы, то трансиверные кабели не должны быть длиннее 50 см.

При выполнении этих правил надо руководствоваться таблицей 1 (см. приложение 2), определяющей максимальные размеры (в метрах) зоны конфликта (т.е. максимальное расстояние между абонентами сети, не разделенными коммутаторами). При этом в двух последних столбцах таблицы, относящихся к случаю использования смешанных сред передачи (как витых пар, так и оптоволоконных кабелей), предполагается, что длина витой пары составляет 100 м, применяется только один оптоволоконный кабель. Первая строка относится к соединению двух компьютеров без применения репитера. Нереализуемые ситуации отмечены в таблице прочерками.

Вторая модель основана на вычислениях суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети.

Для расчетов в соответствии со второй моделью сначала надо выделить в сети путь с максимальным двойным временем прохождения и максимальным числом репитеров (концентраторов) между компьютерами. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них. Расчет в данном случае ведется на основании таблицы 2.(см. приложение 2)

Для вычисления полного двойного (кругового) времени прохождения для сегмента сети необходимо умножить длину сегмента на величину задержки на метр, взятую из второго столбца таблицы 2. Если сегмент имеет максимально возможную длину, то можно взять величину максимальной задержки для данного сегмента из третьего столбца таблицы. Затем задержки сегментов, входящих в путь максимальной длины, надо просуммировать и прибавить к этой сумме величину задержки для двух абонентов (три верхние строчки таблицы) и величины задержек для всех репитеров (концентраторов), входящих в данный путь. Суммарная задержка должна быть меньше, чем 512 битовых интервалов.

Задержки в кабеле могут отличаться от тех, которые приведены в таблице 2.

Для более точного расчета следует использовать временные характеристики конкретного кабеля, применяемого в сети. Производители кабелей иногда указывают величину задержки на метр длины, а иногда - скорость распространения сигнала относительно скорости света (или NVP - Nominal Velocity of Propagation). Связанны эти две величины формулой:

tз=1/(3*10 *NVP),

где tз - величина задержки на метр кабеля. Например, если NVP=0,4 (40%) от скорости света, то задержка tз будет равна 8,34 нс/м или 0,834 битовых интервала. Для вычисления двойного (кругового) времени прохождения нужно удвоенное значение tз умножить на длину кабеля.

В таблице 3 даны величины NVP для некоторых типов кабелей (см. приложени 2) Андреев А.В. лекции по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» .



Раздел 2. Расчет работоспособности сети

2.1 Выбор конфигурации сети

Конфигурация, использованная при проектировании данной сети, представлена в таблице 4.

Таблица 4

Компонент	Реализация
Топология	Пассивная звезда
Архитектура сети	Fast Ethernet
Тип среды передачи	100Base FX
Ретрансляторы	Switch

Число абонентов «домашней» локальной сети составляет:

дом № 1 - 24 абонента;

дом № 2 - 24 абонентов;

Сеть организована с использованием топологии «пассивная звезда». При данной топологии все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому сервером локальной сети, им будет являться switсh, расположенный на крыше здания №1 (см. приложения 4).

Схему проектирования данной локальной сети см. в приложении 5.

2.2 Определение работоспособности сети

Для определения работоспособности сети Fast Ethernet необходимо вычислить суммарное двойное временя прохождения сигнала по сети (PVV), которая должна быть меньше, чем 512 битовых интервалов.

1) Расчет работоспособности сети внутри здания №1, между двумя самыми дальними абонентами:

PVV=39*1+92+39*1 +100=270<512

2) Расчет работоспособности сети внутри здания №2, между двумя самыми дальними абонентами:

PVV=39*1+92+39*1 +100=270<512

3) Расчет работоспособности сети между зданием №1 и зданием №2, между двумя самыми дальними абонентами:

PVV=39*1+92+45*1+100+92+39*1+100=507<512

Суммарное двойное время прохождения сигнала по сети в каждом домене коллизий меньше, чем 512 битовых интервалов. По полученным результатам можно сделать ввод, что сеть работоспособна.

3. Технико-экономическое обоснование (ТЭО)

Таблица 5. Расчет стоимости оборудования и материалов

Наименование товара	Марка	Количество	Цена за 1 шт. (руб.)	Всего (руб)
Коммутатор на 32 порта	D-link DES-3200-28	2 шт.	26500	53000
Шкаф уличный всепогодный	6U (600x600)	2 шт.	29189	58378
Оптоволоконный кабель	ВО SM 9/125, 4 волокна	45 м.	108,57	217,14
Подключение к сети интернет	Domolink	48 абонентов	100	4800
Разъем TS-C Duplex	J08080B0007	2 шт.	298	596

Итого: 116991,14

Таблица 6. Расчетов затрат на проектирование и оказание услуг по монтажу телекоммуникационного оборудования

Наименование работ	Стоимость (руб.)
Выезд специалиста для обследования объекта	360
Разработка проекта	1440
Подготовка и нарезка кабеля	40
Обжим коннектора SC	100
Прокладка оптического кабеля - оптоволокна (ОВ) вне помещения (внешняя прокладка)	2250
Тестирование соединений	70
Монтаж шкафа 6 U	2400

Итого: 6660

Общая сумма затрат на построение локальной сети: 123651,14



Заключение

Выполнение курсовой работы позволило приобрести навыки по практическому использованию сетевых технологий, а именно: по выбору конфигурации и проектированию компьютерной сети, состоящей из сегментов различных типов оборудования, а также позволило более детального изучить основные факторы, которые следует учитывать при проектировании сети. Мною была смоделирована локальная вычислительная сеть, был вычислен требуемый размер сети, длина кабеля и т.д.

Мною была разработана конфигурация сети, которая удовлетворяет критериям по быстродействию, надежности, стоимости, информационной безопасности. Технология Fast Ethernet отвечает всем требованиям и подходит для домашней локальной сети.

Для проектирования данной локальной сети я использовала кабель 100 BaseFX,применение которого позволит увеличить длину сегмента и существенно повысить помехоустойчивость передачи. Для объединения сети между зданиями были использованы коммутаторы на 32 порта, которые делят сеть на домены. В участках сети, которые соединены коммутаторами, коллизии не возникают. Учитывая то, что будут использованы только 25 портов, есть возможность подключения дополнительных абонентов.

Список используемой литературы

1. Андреев А.В. лекции по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» 2012.

2. Бройдо В. Л. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», Питер 2014

3. Шевченко В.П. «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»,Кнорус 2011

Ресурсы интернета

1. www.lessons-tva.info

2. www. library.tuit..uz

3. www. studzona.com

Приложение 1

Топологии сети

Рис.1 Топология сети «Шина»

Рис.2 Топология сети «Звезда»

Рис.3 Топология сети «Кольцо»

Рис.4 Топология сети «Ячеистая»

Рис.5 Топология сети «Иерархическая»

Приложение 2

Fast Ethernet

Таблица 1. Максимальные размеры зоны конфликта

Тип репитера (концентратора)	Витая пара	Оптоволоконный кабель	T4 и FX	TX и FX
Без репитера (два абонента)	100	412	-	-
Один репитер класса I	200	272	231	260,8
Один репитер класса II	200	320	-	308,8
Два репитера класса II	205	228	-	216,2

Таблица 2. Величина задержки сегмента

Тип сегмента	Задержка на метр (битовый интервал)	Максимальная задержка (битовый интервал)
Два абонента TX/FX	-	100
Два абонента T4	-	138
Один абонент T4 и один TX/FX	-	127
Сегмент на кабеле категории 3	1,14	114 (100 м)
Сегмент на кабеле категории 4	1,14	114 (100 м)
Сегмент на кабеле категории 5	1,112	111,2 (100 м)
Экранированная витая пара	1,112	111,2 (100 м)
Оптоволоконный кабель	1,0	412 (412 м)
Репитер (концентратор) класса I	-	140
Репитер (концентратор) класса II с портами TX/FX	-	92
Репитер (концентратор) класса II с портами T4	-	67



Таблица 3. Величина NVP для отдельных типов кабеля

Фирма	Марка	Категория	NVP
AT&T	1010	3	0,67
AT&T	1041	4	0,70
AT&T	1061	5	0,70
AT&T	2010	3	0,70
AT&T	2041	4	0,75
AT&T	2061	5	0,75
Belden	1229A	3	0,69
Belden	1455A	4	0,72
Belden	1583A	5	0,72
Belden	1245A2	3	0,69
Belden	1457A	4	0,75
Belden	1585A	5	0,75

Приложение 3

Схема расположения зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Условные обозначения:

П-подъезд;

1, 2-номера домов



Приложение 4

Схема расположения коммутаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приложение 5

Схема проектирования локальной сети

Размещено на Allbest.ru

...