Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

Проектирование и монтаж локально-вычислительной сети

Работу выполнил

Владимир Вячеславович Погребняк

Научный руководитель

канд. физ-мат. наук, доцент

М. А. Благодырь

Краснодар 2015



ВВЕДЕНИЕ

В данной выпускной квалификационной работе мы будем рассматривать проектирование и монтаж Локально - вычислительной сети на примере предприятия ООО «Интегра». Локально - вычислительные сети - это сети, предназначенные для обработки, хранения и передачи данных, и представляют из себя кабельную систему объекта (здания) или группы объектов (зданий). локальный сеть сервер информация

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместное оборудование, программные средства и информацию.

Непременным атрибутом офиса любой современной компании являются компьютеры. При наличии нескольких компьютеров практически всегда их объединяют в локальную сеть. Какие же дополнительные возможности локальной сети можно использовать для оптимизации рабочего процесса? Оправдывает ли локальная сеть на предприятии затраты на ее установку и настройку?

Несомненным достоинством является экономическая составляющая. Установка и настройка локальной сети дает возможность совместно использовать оборудование и периферийные устройства. Нет необходимости приобретать для каждого компьютера принтер - достаточно подключить его к одному из компьютеров, настроить его как сетевой, и все пользователи смогут распечатывать на нем документы, или же приобрести принтер с собственным сетевым интерфейсом. Аналогичная ситуация с CD/DVD-приводами - для небольшой компании вполне достаточно 1-2 устройств если, конечно, ее деятельность не требует частого использования приводов. Учитывая, что такого рода оборудование используется достаточно редко - экономическая выгода, в данном случае, очевидна.

Локальная сеть на предприятии позволяет сотрудникам упростить обмен файлами, что сокращает затраты рабочего времени и, следовательно, увеличивает производительность персонала. Если этот момент рассматривать в перспективе - он тоже предполагает получение, хоть небольшой и неявной, но, все же, прибыли.

При использовании программного обеспечения, предполагающего работу нескольких пользователей (1С, специализированных бухгалтерских, юридических и прочих программ), создание и настройка локальной сети крайне обязательна. Это позволит одновременно нескольким сотрудникам использовать централизованный сервер для совместной работы.

Локальная сеть на предприятии позволяет всем сотрудникам получить доступ в интернет, даже тем, чье рабочее место не оборудовано телефоном. Организация интернета по локальной сети экономически более выгодна, чем покупка персональных модемов для каждого сотрудника. К тому же, контролировать интернет - серфинг сотрудников в этом случае намного проще.

Возможность доступа из дома к файлам, расположенным на рабочем компьютере - корпоративная почта, рабочие файлы и т.д. Эта возможность появится только в том случае, если были осуществлены создание и настройка локальной сети, позволяющие обеспечить доступ к интернету всем компьютерам офиса.

Коммуникативные выгоды. Для больших офисов (особенно расположенных на нескольких этажах) установка и настройка локальной сети жизненно необходима. Чат и видеочат (для этого необходимо будет приобрести веб - камеры) позволяют работникам, физически находящимся на значительном расстоянии, эффективно взаимодействовать.

Контроль и удаленный доступ. Эти выгоды не нуждаются в подробном описании. И если первое оценит руководство компании, то удаленный доступ к компьютерам пользователей - прямая выгода для программиста - администратора и службы техподдержки.

Мы рассмотрели некоторые возможности локальной сети, но кроме положительных моментов, конечно же, существуют и отрицательные. Одним из аргументов выступает, обычно, нежелание руководства видеть кабели, разбросанными по всему офису. Спешим успокоить приверженцев идеального порядка - современные технологии предлагают несколько вариантов решения этой проблемы:

-- приобрести специальные декоративные короба, позволяющие аккуратно спрятать кабель;

-- организовать локальную сеть с помощью wifi.

Настройка локальной сети через wifi обойдется, конечно, дороже, чем традиционная проводная локальная сеть на предприятии. Но ее преимущества стоят финансовых вложений - порядок в офисе и мобильность такой организации (рабочее место может быть очень быстро организовано в любом месте офиса компании) - отличные качества. По сравнению с обычной, настройка беспроводной локальной сети несколько более сложный процесс, хотя для профессионала он не представляет каких-либо трудностей.

Объектом проектирования является корпоративная локальная компьютерная сеть малого предприятия ООО «Интегра». Данная сеть должна обеспечивать транспортировку информации в рамках организации и обеспечивать возможность взаимодействия с глобальной сетью Internet.

Целью работы является разработка локальной сети для ООО «Интегра», на основе теоретического материала, задания и анализа исходных данных,

Можно выделить следующие цели проектирования сети:

-- обеспечение доступности информации;

-- централизованное хранение информации в базах данных;

-- архивирование и резервное копирование информации;

-- взаимодействие локальной сети организации с глобальной сетью Internet;

Поставленные цели раскрывается через следующие задачи:

-- изучение основных понятий ЛВС;

-- определение и оценка требований заказчика на уровне проектирования сети;

-- разработка и выбор варианта реализации проекта;

-- подбор сетевого оборудования;

-- проектирование схемы прокладки кабеля;

-- монтаж локально - вычислительной сети;

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Компьютерной сетью можно считать соединение двух и более компьютеров с помощью кабеля или телефонной линии и модема, при котором становится возможен обмен данными между ними. Компьютеры, расположенные в одном помещении или здании и связанные между собой, называют локальной компьютерной сетью (LAN - Local Area Network). Количество компьютеров, подключенных к такой сети, ограничивается возможностями применяемой кабельной системы и сетевого оборудования. Несколько локальных компьютерных сетей при объединении образуют кампусную сеть (CAN - Campus Area Network), например, локальные сети расположенных по соседству зданий или корпусов одного предприятия или учебного заведения. MAN (Metropolitan Area Network) - сеть уже городского масштаба, к которой могут быть подключены несколько кампусных или локальных сетей предприятий и организаций. WAN (Wide Area Network) - широкомасштабная сеть, охватывающая, например, несколько городов, область или край. GAN (Global Area Network) - глобальная компьютерная сеть - это объединение нескольких широкомасштабных компьютерных сетей, например, в масштабе страны. И, наконец, сетью всех сетей является Интернет, в состав которого входят Всемирная Компьютерная Паутина WWW (World Wide Web), система электронной почты и другие системы хранения и передачи информации.

1.1 Оборудование необходимое для построения различных компьютерных сетей

Для реализации сетевых возможностей необходимо соединить два или более компьютеров в локальную сеть. Какой бы способ соединения вы не выбрали, вам не обойтись без дополнительного оборудования. В случае если вы будете использовать для связи прямое кабельное соединение, потребуются многожильный кабель и разъемы для подключения его к СОМ - или LPT - портам компьютеров. Обычно используются разъемы типа DB-9 или DB-25.

Если у вас имеется телефонная линия, то, чтобы подсоединиться к другому компьютеру или к Интернету, вам нужен модем, который необходимо подключить к свободному СОМ - или USB-порту или установить в слот на материнской плате, после чего настроить модем на соединение с Интернетом или другим компьютером.

И, наконец, если вы хотите создать локальную компьютерную сеть в своем подъезде, доме или офисе, то вам потребуются сетевые карты, кабель необходимой длины, а также могут потребоваться хабы, свитчи и репитеры, в зависимости от протяженности и разветвленности вашей сети. Локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, обеспечивающую высокоскоростной обмен данными между несколькими компьютерами в пределах ограниченной территории. В отличие от нее, глобальная сеть (Wide Area Network, сокращенно - WAN) может простираться на сотни и тысячи километров. Обе разновидности компьютерных сетей имеют много общего в программном обеспечении, но отличаются используемыми телекоммуникационными каналами и оборудованием связи.

1.2 Принципы построения локальных сетей

При построении локальных компьютерных сетей необходимо учитывать множество различных факторов, например, количество объединяемых в сеть компьютеров, удаленность их друг от друга, обеспечение конфиденциальности передаваемых по сети данных и т.д. Поэтому для выбора наиболее подходящей в каждом конкретном случае структуры сети необходимо знать, какие бывают сети, и познакомиться с основными понятиями, используемыми при описании компьютерных сетей.

К таким понятиям относятся:

-- сетевые компоненты;

-- способы организации сети, определяющие возможность доступа компьютера к данным, передаваемым по сети и хранящимся на других сетевых компьютерах;

-- роли компьютеров в сети;

-- топология компьютерной сети;

-- технология компьютерной сети;

-- тип кабельной системы, используемой для соединения компьютеров;

-- соединение сетей и маршрутизация.

Сетевые компоненты

Основными компонентами локальной сети являются узлы (Node), связанные между собой соединительным кабелем, который иначе называется сегментом (Segment).

В сетевых узлах чаще всего находятся компьютеры, однако может располагаться и другое оборудование, например:

-- сетевой принтер;

-- концентратор;

-- коммутатор;

-- мост;

-- маршрутизатор.

1.3 Способы организации компьютерной сети

Компьютерные сети, в зависимости от роли каждого конкретного подключенного к сети компьютера, делятся на три вида:

-- одноранговые;

-- с выделенным сервером;

-- комбинированные.

В одноранговой сети все компьютеры имеют равные права, и каждый пользователь делает доступными или недоступными для общего использования ресурсы своего компьютера: файлы, принтеры и т.п. В такой сети компьютеры находят друг друга по имени или по уникальному адресу и этого оказывается достаточно для нормальной работы сети.

В сети с выделенным сервером права доступа отдельного компьютера к сетевым ресурсам и адресация, т.е. присвоение каждому конкретному компьютеру, входящему в сеть, уникального адреса, регулируется выделенным сервером. Сервер, с помощью специальных программных средств, следит за тем, чтобы адреса в сети не повторялись, и чтобы информация, посланная с одного компьютера, попала адресату и была недоступна другим пользователям сети. Управление правами доступа и распределение сетевых адресов называется администрированием и выполняется - сетевыми администраторами.

Компьютер, подключенный к локальной сети, может называться по - разному, в зависимости от основных выполняемых им функций:

-- рабочая станция (Workstation);

-- сервер (Server).

Рабочая станция использует только доступные для нее ресурсы локальной сети.

Сервер выполняет определенные действия по запросам рабочих станций, предоставляя им свои ресурсы, например, дисковое пространство, вычислительную мощность процессора, принтер, модем и другое оборудование.

На самом деле, если рассмотреть вопрос еще глубже, все взаимодействия в сети происходят на уровне программ. Это выглядит примерно так: программа - сервер получает по сети запрос от программы - клиента с рабочей станции, обрабатывает его и посылает ответ.

Разновидности серверов

Чаще всего название сервера включает и наименование его основной функции:

-- файловый сервер;

-- сервер печати;

-- почтовый сервер;

-- сервер новостей;

-- Web - сервер;

-- сервер баз данных;

-- факс - сервер и т. д.

Серверы также могут классифицироваться по признаку, указывающему на характер его использования:

-- выделенный сервер;

-- невыделенный сервер.

Выделенный сервер в локальной сети предназначен исключительно для предоставления своих ресурсов в общее пользование, а не для непосредственной работы на нем, поэтому может полноценно функционировать без монитора и клавиатуры. Обычно он обладает повышенной мощностью и надежностью аппаратуры, а также используемого программного обеспечения. В качестве операционной системы выделенного сервера чаще всего используются:

-- NetWare компании Novell (самая распространенная сетевая ОС);

-- LAN Server компании IBM (почти не используется);

-- LAN Manager компании Microsoft;

-- Windows NT Server компании Microsoft;

-- Windows Server 2003, 2008 компании Microsoft.

Невыделенный сервер совмещает функции сервера и рабочей станции. Иными словами, это рабочая станция, некоторые ресурсы которой выделены для совместного доступа к ним по сети. На рабочей станции (невыделенном сервере) операционной системой может быть, например:

-- NetWare Lite компании Novell (сейчас уже не производится);

-- LANtastic компании Artisoft (выпуск практически прекращен);

-- Windows for Workgroups компании Microsoft (первая версия ОС Windows со встроенной поддержкой сети, выпущенная в 1992 году);

-- Windows NT Workstation компании Microsoft;

-- Windows 95, 98, Windows XP, Vista, 7, 8 компании Microsoft.

В одноранговых локальных сетях компьютеры объединены в рабочие группы (Workgroups), где они функционируют в качестве рабочих станций или невыделенных серверов, предоставляя часть своих ресурсов для использования своей рабочей группе. Одноранговые сети проще в администрировании, но не обеспечивают высокой степени защиты информации.

Локальные сети с выделенным сервером, напротив, имеют повышенную надежность и защищенность информации, которая хранится на сервере.

1.4 Топологии локальных сетей

Компьютеры и другие компоненты локальной сети могут соединяться между собой различными способами. Используемая схема физического расположения сетевых компонентов называется топологией (Topology). Топология сети определяется геометрической фигурой, образованной линиями связи между компьютерами, или физическим расположением по отношению друг к другу компьютеров, связанных между собой. Топология сети может служить одной из характеристик для сравнения и классификации различных компьютерных сетей.

Существуют три основные топологии построения локальной сети:

-- звезда (Star);

-- кольцо (Ring);

-- шина (Bus).

Звезда

В сети с топологией «звезда» (рисунок 1.3) все компьютеры соединены с центральным компьютером, или (hub - центр). Все данные поступают на центральный узел, который передает их получателю непосредственно. В этой топологии отсутствуют прямые связи между компьютерами сети. Передача всей информации происходит только через хаб (центральный компьютер). В качестве хаба может использоваться специальное устройство - концентратор, представляющий собой многопортовый репитер (repeater - повторитель). Основная функция репитера - получив данные на одном из портов, немедленно перенаправить их на другие порты

Организация сети с топологией «звезда» проста и эффективна. При обрыве одного из кабелей, соединяющего отдельный компьютер сети с хабом, связь между остальными компьютерами, включенными по данной схеме, останется работоспособной. Если же из строя будет выведен сам центральный компьютер, то передача данных между компьютерами такой сети будет невозможна.

Достоинства звездообразной топологии:

-- нарушение соединения в одном месте, кроме центрального узла, не прерывает работы локальной сети;

-- при подключении большого количества компьютеров не происходит снижения производительности;

-- безопасность информации обеспечивается на высоком уровне, так как компьютеры не получают чужих данных.

Недостатки звездообразной топологии:

-- большой расход соединительного кабеля;

-- поломка центрального узла приводит к неработоспособности сети;

-- наращивание сети сопряжено с большими финансовыми затратами.

Кольцо

Кольцо - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приемник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.

Важная особенность кольца (рисунок 1.4) заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли репитера, потому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Четко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надежность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведет передачу в этот момент, раньше, а другие - позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как еще говорят, на захвата сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.

Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (до тысячи и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).

В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. Это так называемый нулевой цикл.

Последующий алгоритм работы таков - пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером.

Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

В топологии типа «кольцо» (рисунок 1.4) отсутствуют концевые точки соединения, т.е. сеть получается замкнутой в неразрывное кольцо.

В сети, построенной по кольцевой топологии, данные передаются в одном направлении от одного компьютера «кольца» к другому. Компьютер не передает информацию, пока не получит специальный маркер.

Достоинства кольцевой топологии:

-- при подключении большого количества компьютеров происходит лишь незначительное снижение производительности.

Недостатки кольцевой топологии:

-- нарушение соединения в одном месте приводит к прекращению работы всей локальной сети;

-- безопасность информации обеспечивается не на очень высоком уровне: данные, посланные одним компьютером сети другому, могут быть легко перехвачены любым из компьютеров сети, которому они не предназначены, что может нарушить конфиденциальность передаваемой информации.

Шина

Топология «шина» использует для передачи данных один общий канал связи к которому подключаются все компьютеры локальной сети.

Работа в сети с топологией «шина» осуществляется следующим образом. Когда один из компьютеров локальной сети с шинной топологией отправляет данные, они передаются по кабелю в обоих направлениях и принимаются всеми без исключения компьютерами, но использует их только тот из них, кому они были предназначены. Данные в сети с топологией «шина» могут следовать в любом направлении одновременно. На противоположных концах шины устанавливаются специальные - терминаторы.

Достоинства шинной топологии:

-- легкость наращивания сети;

-- не очень высокая стоимость оборудования.

Недостатки шинной топологии:

-- нарушение соединения в одном месте приводит к неработоспособности всей локальной сети;

-- при подключении большого количества компьютеров к одной шине происходит резкое снижение производительности;

-- безопасность информации обеспечивается не на высоком уровне.

1.5 Сетевые технологии

Понятия технологии и топологии локальных сетей нередко путают между собой. Если топология компьютерной сети описывает геометрическую конфигурацию кабельных соединений между компьютерами, то под сетевой технологией следует понимать совокупность стандартов, описывающих процесс передачи информации, или особенности в аппаратной реализации сетевых адаптеров и заложенных в них принципов передачи информации. Сетевые адаптеры представляют собой электронные устройства, предназначенные для передачи данных от одного компьютера к другому по компьютерной сети. Они выполнены в виде печатной платы, которая устанавливается в свободный слот шины ISA или PCI материнской платы компьютера и имеет один или несколько разъемов, которые выводятся на заднюю панель компьютера для подключения к ним сетевого кабеля. Многие современные материнские платы имеют сетевые карты.

Наиболее известными и часто реализуемыми сетевыми технологиями являются:

-- Ethernet;

-- ARCNET;

-- IBM Token Ring;

-- FDDI;

-- 100VG-AnyLAN.

Технология Ethernet была разработана фирмой Xerox в 1973 г. и предназначена для построения сетей с топологией «звезда» или «шина». Когда в качестве канала связи используется коаксиальный кабель, то сеть Ethernet конфигурируется как «шина». Если же применяется витая пара, то строится сеть с топологией «звезда». На сегодняшний день эта технология является наиболее распространенной благодаря низкой стоимости, расширяемости и поддержке практически всеми производителями сетевого оборудования. Поэтому в следующих главах мы будем рассматривать построение сетей преимущественно на базе именно технологии Ethernet.

Технология ARCNET (Attached Resource Computer NET work) разработана компанией Datapoint Corporation в году и, так же, как Ethernet, может использоваться при построении сетей с топологией «звезда» или «шина». На основе ARCNET было построено множество сетей Novell NetWare 2.x; многие из них используются и сегодня. Тем не менее, данная технология считается устаревшей и в настоящее время уже не применяется.

Технология Token Ring, разработанная фирмой IBM в 1986 году, предназначена для построения сетей со смешанной топологией («звезда» и «кольцо»). Компьютеры, объединенные в сеть по технологии Token Ring, подключаются к специальному устройству, которое называется станцией многопользовательского доступа Access Union. MAU используется в качестве центрального хаба, но для соединения с каждым компьютером сети используется два кабеля: по одному данные посылаются, по другому принимаются. Таким образом, получается, что сеть, построенная по технологии Token Ring, представляет собой кольцо, оформленное в виде звезды.

Сети Token Ring значительно дороже сетей Ethernet. Например, стоимость сетевой карты Token Ring в 3 - 5 раз превышает стоимость карты для Ethernet. Такое же соотношение характерно и для другого сетевого оборудования. По этой, а также по некоторым другим причинам технология Token Ring не нашла широкого признания. Так, сетевые карты и другие компоненты сети Token Ring производят всего несколько фирм, в то время как для Ethernet можно выбирать продукцию множества производителей.

1.6 Кабели, применяемые в локальных сетях

Для соединения двух и более компьютеров в единую компьютерную сеть чаще всего применяются кабельные системы на основе медных экранированных электрических проводов (Cupper cable). Существуют также и оптоволоконные кабельные системы (Fiber - optic cable), которые по сравнению с электрическими кабелями обладают большей пропускной способностью и малыми потерями, однако более дороги. Поэтому оптоволоконные кабельные соединения применяются там, где нужно с большой скоростью передавать большой поток информации на большое расстояние, например, между районами города или при создании междугородной или международной сети. Альтернативой простому кабельному соединению может служить радиосвязь и связь, основанная на инфракрасном излучении. Однако эти виды связи не получили широкого распространения.

Электрические кабельные системы используют два типа кабелей. Первый тип представляет собой экранированный коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, другой - витую пару.

Витая пара представляет собой два изолированных медных провода, скрученных между собой, но такой вид соединения в чистом виде не подходит для связи между двумя компьютерами и используется только для соединений в специальных коммутационных шкафах.

Для связи между компьютерами используются кабели, содержащие несколько витых пар (3, 4 1000 и более) в общей изоляционной оболочке.

Витая пара может быть экранированной (STP - Shielded Twisted Pair) и неэкранированной (UTP - Unshielded Twisted Pair). Экранированная витая пара имеет множество разновидностей в зависимости от типа применяемого экрана. Экранированные витые пары, по сравнению с неэкранированными, имеют большую помехозащищенность, но и более дороги. Чаще всего для кабельной системы Ethernet применяется неэкранированный кабель пятой категории с 4 витыми парами.

Другие способы соединения компьютеров в сеть:

Для связи двух компьютеров можно использовать и более простые способы соединения, такие как прямое кабельное соединение и соединение с помощью модема через телефонную линию. Кроме того, существуют и активно развиваются технологии, использующие существующую телефонную и электрическую проводку, а также беспроводную связь.

-- Прямое кабельное соединение

Прямое кабельное соединение использует для передачи данных встроенные в материнскую плату компьютера коммуникационные порты COM (Communication Port) или LPT (Line PrinTer). В современных компьютерах появилась также возможность связи двух и более компьютеров с помощью шины USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина). Порты СОМ обеспечивают асинхронный обмен данными по протоколу RS-232C со скоростью до 115 Кбит/сек. современных компьютеров являются скоростными двунаправленными устройствами ввода-вывода и обеспечивают работу с DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). Скорость передачи данных через может достигать до Мбит/с. Скорость передачи данных между компьютерами, соединенными с помощью шины USB 1.1, может достигать 12 Мбит/сек и до 480 Мбит/сек для USB 2.0. К достоинствам таких соединений можно отнести их простоту и малые затраты на построение, к недостаткам - небольшую дальность связи, ограниченную обычно несколькими десятками метров и, в случае соединения через низкую скорость передачи данных.

-- Соединение с помощью модема

Если в вашей квартире или офисе установлен телефон, то для передачи данных с одного компьютера на другой можно использовать модем (сокращение от модулятор - демодулятор). Модемы бывают внутренние (Internal), которые устанавливаются непосредственно в разъем материнской платы компьютера, и внешние (External), которые связаны с компьютером через СОМ-порт или шину USB. Большинство современных модемов обеспечивают скорость передачи данных до 33,6 Кбит/сек, а приема - до 56 Кбит/сек. К достоинствам такого вида связи можно отнести практически неограниченную дальность (любое место, куда можно дозвониться по телефону), к недостаткам - низкую скорость передачи, которая к тому же сильно зависит от качества телефонной связи.

-- Сети на телефонных линиях

Для создания локальных сетей можно использовать имеющуюся в квартире или в офисе телефонную проводку. Для реализации таких сетей используется стандарт HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance - Альянс домашних телефонных сетей), разработанный в 1998 году. В 2000 году появилась его новая версия - HomePNA 2.O. Данный стандарт определяет сети с пропускной способностью до 32 Мбит/сек при длине сегмента до 300 м. В ближайшее время ожидается появление сетей HomePNA с пропускной способностью до Мбит/сек.

Сети данного типа используют существующие телефонные линии, но работают в особом частотном диапазоне, чтобы не создавать помех для обычных телефонных разговоров. После установки внутреннего или внешнего адаптера компьютер подключается к телефонной розетке с помощью обычного телефонного кабеля. Каждая телефонная розетка в доме становится портом сети, что позволяет обойтись без сетевого концентратора. HomePNA - это удобное решение для домашней сети, избавляющее от необходимости протягивать сетевые кабели по всему дому. Однако, учитывая высокую стоимость оборудования, а также низкое качество отечественных телефонных линий, сети HomePNA в странах СНГ пока не имеют широкого распространения.

-- Сети на основе электропроводки

Некоторый интерес представляет технология построения локальной сети на основе существующей электропроводки, которая называется (Home Power Line Cable - Кабель домашней электросети). В этой технологии используются сетевые карты, подключаемые через специальные разъемы к розеткам электропитания. При передаче информации компьютер посылает по электросети низкочастотный радиосигнал, не влияющий на электрический ток в линиях электропитания. Этот радиосигнал принимает другой компьютер, также подключенный к сетевой розетке через адаптер HomePLC.

Основным недостатком сети HomePLC является незащищенность передаваемой информации от перехвата посторонним компьютера, подключенным к той же линии электропитания. Эту проблему можно решить созданием системы защиты, блокирующей доступ к локальной сети с помощью брандмауэра. Другой недостаток заключается в наличии в электросети электрических помех, вызванных бытовым электрооборудованием.

-- Беспроводные сети

Технологии беспроводных сетей включают в себя широкий диапазон решений, начиная от глобальных сетей передачи голоса и данных, позволяющих пользователю устанавливать беспроводные соединения на значительных расстояниях, и заканчивая технологиями инфракрасной и радиосвязи, используемыми на небольших расстояниях. Технологии беспроводных сетей применяются в портативных и настольных компьютерах, карманных компьютерах, персональных цифровых помощниках (PDA), сотовых телефонах, компьютерах с перьевым вводом и пейджерах. Беспроводные технологии могут использоваться для самых различных целей. Например, мобильные пользователи могут использовать свои сотовые телефоны для доступа к электронной почте. Путешественники с портативными компьютерами могут подключаться к Интернету через базовые станции, установленные в аэропортах, на вокзалах и в других общественных местах. У себя дома можно подключать устройства к настольному компьютеру для синхронизации данных и передачи файлов.

Беспроводные технологии позволяют использовать многообразные устройства для доступа к данным по всему миру, а также снижают или полностью устраняют затраты на прокладку дорогостоящих оптоволоконных или кабельных каналов передачи данных, предоставляя при этом все возможности проводных сетей.

Адаптеры беспроводной сети, которые бывают внутренними и внешними, позволяют подключать компьютеры к сети без помощи кабелей или каких-либо иных физических соединений. Передаваемые данные разбиваются на небольшие пакеты и транслируются между компьютером и приемопередатчиками в виде радиосигналов в специально отведенном диапазоне частот.

1.7 Соединение сетей и маршрутизация

Чтобы разобраться, как именно происходит обмен данными между сетями, рассмотрим пример двух локальных сетей А и Б, связанных между собой в одной точке соединения, называемой узлом (Node). В сетевом узле может находиться специальное устройство или компьютер с двумя сетевыми картами, выполняющий одну из следующих функций:

-- повторитель (Repeater);

-- коммутатор (Swich);

-- мост (Bridge);

-- маршрутизатор (Router), иногда также называемый межсетевым шлюзом (Gateway).

Выбор того или иного устройства, расположенного в узловой точке, зависит от степени сетевой интеграции.

Повторитель используется при необходимости соединения двух относительно далеко расположенных участков (сегментов) одной и той же сети. Повторитель просто усиливает сигнал в линии связи в обе стороны, делая это совершенно незаметно для компьютеров, подключенных к разным сетевым сегментам.

Мост является более интеллектуальным устройством, чем повторитель. Мост соединяет локальные сети, базирующиеся на единой технологии. Он отличается от повторителя тем, что отфильтровывает информацию, пропуская через себя только ту часть, которая адресована компьютерам, расположенным в другом сегменте. Естественно, попутно с этим электрический сигнал подвергается усилению до нужного уровня. Использование мостов снимает ограничения на максимальное количество соединенных ими кабельных сегментов. Мосты находят довольно широкое применение в сетевой операционной системе Novell NetWare, а в Windows используются редко, поэтому нас больше интересуют маршрутизаторы.

Маршрутизатор (межсетевой шлюз) выполняет сходные с мостом функции, но, в отличие от него, имеет в каждой подсети собственный сетевой адрес и может связывать сети, использующие различные технологии, например, Ethernet и Token Ring. Маршрутизатор связывает между собой не кабельные сегменты одной локальной сети, а уже разные сети, которые могут даже отличаться по используемым технологиям, например, на базе коаксиального кабеля и витой пары. Количество локальных сетей, соединенных между собой маршрутизаторами, может быть очень велико. Интернет представляет собой именно такое объединение.

В роли маршрутизатора обычно используется компьютер с двумя сетевыми картами, каждая из которых подключена к своему кабельному сегменту. Этот компьютер должен быть включен постоянно или хотя бы на время работы локальных сетей, иначе связь между ними прервется.

Предположим, что компьютер №1 (рисунок 1.7) посылает пакет данных, адресованный компьютеру №2. Так как оба эти компьютера находятся в сети А, компьютер №2 распознает свой адрес и принимает пакет. Аналогичным образом происходит непосредственная доставка пакетов данных в сети В между компьютерами №3, №4 и №5. В данном случае маршрутизатор не задействуется.

Непосредственная доставка пакетов данных в пределах одной сети происходит независимо от ее топологии: общая шина, звезда или кольцо. Не играет роли и используемая сетевая технология.

А что произойдет, если компьютер 1 из сети А, захочет отправить пакет данных, адресованный компьютеру №5, находящемуся в сети В?

Компьютер №1 в процессе отправки определит, что адрес получателя пакета не входит в адресный диапазон сети А, и перешлет его на пункт промежуточной доставки - шлюз А, являющийся функциональным компонентом маршрутизатора. Маршрутизатор, получивший пакет данных, просмотрит свою таблицу маршрутизации (Routing Table) и определит, что пакет нужно отправить через шлюз В. Когда пакет данных через шлюз В попадет в соответствующую сеть, он благополучно будет принят компьютером. Здесь рассмотрена наиболее простая схема. Во-первых, к маршрутизатору может быть подключено не две, а несколько сетей. Во-вторых, получатель не обязательно должен быть непосредственно связан с сетью, куда передается пакет.



1.8 Обмен информацией в ЛВС. Методы доступа

Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях являются так называемые методы доступа (access methods), регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

За аббревиатурой CSMA/CD скрывается английское выражение «Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата отправленный пакет данных. Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом.

Так как этот метод хорошо зарекомендовал себя именно в малых и средних сетях, для предприятия данный метод подойдет. К тому же сетевая архитектура Ethernet, которую и будет использовать сеть предприятия, использует именно этот метод доступа.

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

В настоящее время технология, применяющая кабель на основе витой пары (10Base - T), является наиболее популярной. Такой кабель не вызывает трудностей при прокладке.

Сеть на основе витой пары, в отличие от тонкого и толстого коаксиала, строится по топологии звезда. Чтобы построить сеть по звездообразной топологии, требуется большее количество кабеля (но цена витой пары не велика). Подобная схема имеет и неоценимое преимущество - высокую отказоустойчивость. Выход из строя одной или нескольких рабочих станций не приводит к отказу всей системы. Правда если из строя выйдет хаб, его отказ затронет все подключенные через него устройства.

Еще одним преимуществом данного варианта является простота расширения сети, поскольку при использовании дополнительных хабов (до четырех последовательно) появляется возможность подключения большого количества рабочих станций (до 1024). При применении неэкранированной витой пары (UTP) длина сегмента между концентратором и рабочей станцией не должна превышать 100 метров, чего не наблюдается в предприятии.

Следующим важным аспектом планирования сети является совместное использование сетевых ресурсов (принтеров, факсов, модемов).

Перечисленные ресурсы могут использоваться как в одноранговых сетях, так и в сетях с выделенным сервером. Однако в случае одноранговой сети сразу выявляются её недостатки. Чтобы работать с перечисленными компонентами, их нужно установить на рабочую станцию или подключить к ней периферийные устройства. При отключении этой станции все компоненты и соответствующие службы становятся недоступными для коллективного пользования.

В сетях с сервером такой компьютер существует по определению. Сетевой сервер никогда не выключается, если не считать коротких остановок для технического обслуживания. Таким образом, обеспечивается круглосуточный доступ рабочих станций к сетевой периферии.

На предприятии имеется десять принтеров: в каждом обособленном помещении. Администрация пошла на расходы для создания максимально комфортных условий работы коллектива.

Теперь вопрос подключения принтера к ЛВС. Для этого существует несколько способов:

-- подключение к рабочей станции.

Принтер подключается к той рабочей станции, которая находиться к нему ближе всего, в результате чего данная рабочая станция становится сервером печати. Недостаток такого подключения в том, что при выполнении заданий на печать производительность рабочей станции на некоторое время снижается, что отрицательно скажется на работе прикладных программ при интенсивном использовании принтера. Кроме того, если машина будет выключена, сервер печати станет недоступным для других узлов;

-- прямое подключение к серверу.

Принтер подключается к параллельному порту сервера с помощью специального кабеля. В этом случае он постоянно доступен для всех рабочих станций. Недостаток подобного решения обусловлен ограничением в длине принтерного кабеля, обеспечивающего корректную передачу данных. Хотя кабель можно протянуть на 10 и более метров, его следует прокладывать в коробах или в перекрытиях, что повысит расходы на организацию сети;

-- подключение к сети через специальный сетевой интерфейс.

Принтер оборудуется сетевым интерфейсом и подключается к сети как рабочая станция. Интерфейсная карта работает как сетевой адаптер, а принтер регистрируется на сервере как узел ЛВС. Программное обеспечение сервера осуществляет передачу заданий на печать по сети непосредственно на подключенный сетевой принтер.

В сетях с шинной топологией сетевой принтер, как и рабочие станции соединяется с сетевым кабелем при помощи Т - коннектора, а при использовании «звезды» - через концентратор;

-- Подключение к выделенному серверу печати.

Альтернативой третьему варианту является использование специализированных серверов печати. Такой сервер представляет собой сетевой интерфейс, скомпонованный в отдельном корпусе, с одним или несколькими разъемами (портами) для подключения принтеров. Однако в данном случае использование сервера печати является непрактичным.

Разобравшись с теорией построения локальных сетей, перейдем к практической части построения локальной сети организации ООО «Интегра».



2. СТРУКТУРА ЛОКАЛЬНО - ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ООО «ИНТЕГРА»

2.1 Кабельная система

ООО «Интегра» представляет собой двухэтажное здание. На первом этаже расположена рекламная мастерская.

Второй этаж разделен на 10 комнат. Вся кабельная сеть проложена в пустоте пространство между фальш - потолком и плитами с помощью кабель - каналов.

СКС смонтирована с использованием кабеля фирмы Siemon, стандарта UTP (Unshielded Twisted Pair) - (неэкранированная витая пара) категории 5, международного стандарта Кабельных систем; Данный стандарт подразумевает наличие четырех пар медного кабеля, с возможностью передачи данных со скоростью 100 Мегабит в секунду по двум из них. Оставшиеся пары резервируются под другие задачи СКС. Существует принципиальная схема сети ООО «Интегра».

Витая пара - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара -один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя 8P8C. 8P8C зачастую ошибочно называется RJ45 или RJ-45. На самом деле, настоящий RJ45 физически несовместим с 8P8C, так как использует схему 8P2C с ключом. Ошибочное употребление термина RJ45 вызвано, скорее всего, тем, что настоящий RJ45 не получил широкого применения, а также их внешним сходством. В свою очередь, 8P8C (8 Position 8 Contact) - это унифицированный разъём, который используется в телекоммуникациях и имеет 8 контактов и защёлку, немного бомльшим, чем телефонный соединитель RJ11.

2.2 Резервирование Интернет - канала

При проектировании Локально - вычислительной сети мною была поставлена задача сделать интернет - канал устойчивым к пропаданию связи с глобальной сетью интернет. Это было реализовано резервированием каналов связи. Данная схема организации доступа в глобальную сеть предусматривает наличие основного и резервного канала. В моем случае резервирование тройное.

К интернет шлюзу ZuXEL ZUWALL USG 50 подключено три провайдера:

-- Концепт - комм (основной провайдер). Реализует доступ в интернет с помощью радиоканала по технологии WiMax. Скорость до 50 Мбит/сек. Симметричный канал (скорость приема и передачи данных равны).

-- Yota (резервный провайдер). Реализует доступ в интернет с помощью радиоканала по технологии 4G. Скорость заявленная: до 100 Мбит/сек. Скорость реальная: до 30 Мбит/сек.

-- Кубань телеком (резервный провайдер). На случай недоступности остальных провайдеров, заключен договор с Кубань-телеком (поставщиком IP - телефонии в нашей организации) о резервном интернете с Помегабайтной оплатой трафика. Скорость до 10 Мбит/сек.

Преимущество в том, что данная схема позволяет производить автоматическое переключение между провайдерами, при падении связи на одном из них.

Из минусов:

-- все три провайдера подключены к одному интернет - шлюзу и при его выход из строя пропадет интернет соединение во всей организации

-- нет возможности организации качественную балансировку нагрузки между каналами связи, для доступа в интернет

На критичных точках, таких как: компьютер Главного бухгалтера, компьютер Банк - клиента, компьютер Директора, компьютер начальника ПТО, компьютер начальника отдела логистики всегда присутствуют резервные интернет - модемы от Мегафон.

2.3 Технология монтажа СКС

Технологию монтажа и развёртывания СКС можно рассмотреть на примере одного рабочего места, так как все рабочие места организованы идентично. Две пары каждого кабеля используются для транспорта данных (одна пара для приёма и одна для передачи данных) одна пара для цифрового телефона и одна пара для аналогового телефона (в случае необходимости подключения факсимильного аппарата или модема).

Монтаж СКС (после составления проекта) начинается с укладки кабеля между серверной и клиентскими частями.

2.4 Топология

СКС спроектирована по топологии «звезда», хотя, если быть точнее, то СКС ООО «Интегра» представляет собой дерево: все клиенты сети являются ответвлениями центрального «магистрального» канала. Но топологически вся сеть представляет собой «звезду», с центром в виде каскада сетевых концентраторов в серверной комнате. В качестве сетевых концентраторов используются концентраторы фирмы DLINK и CISCO 100 Мбит в секунду и 1 Гбит в секунду. Два сетевых концентратора объединены в каскад (последовательное соединение) с помощью литых патч - кордов пятой категории. Таким образом, два тридцатидвухпортовых концентратора образуют емкость в 64 порта пятой категории.

2.5 Организация рабочего места

Рабочее место пользователя состоит из двух розеток СКС: стандарта 8P8C (восьмиконтактный разъём для подсоединения компьютера в сеть) и стандарта RJ 11 (шестиконтактный разъём для подсоединения телефонного аппарата любого типа). Присоединение пользовательских терминалов осуществляется с помощью стандартных патч - кордов (стандартов 8P8C и RJ 11 соответственно).

Registered jack (RJ) -- это стандартизированный физический интерфейс, используемый для соединения телекоммуникационного оборудования (обычно -- телефонов) или в компьютерных сетях. Стандартные варианты этого разъёма называются RJ11, RJ14, RJ25, RJ45 и так далее.

Разъёмы RJ принадлежат к семейству модульных разъёмов, за исключением RJ21. Например, RJ11 использует модульные вилку и розетку типа «6 контактов -- 2 проводника» (6P2C).

8P8C (8 Position 8 Contact), часто ошибочно называемый RJ45 или RJ-45 -- унифицированный разъём, используемый в телекоммуникациях, имеет 8 контактов и защёлку.

Используется для создания ЛВС по технологиям 10BASE-T, 100BASE-T и 1000BASE-TX с использованием 4 - парных кабелей витой пары. Используется во многих других областях и для построения иных сетей.

Телефонный унифицированный разъём RJ - 11 меньше по размеру и может вставляться в гнёзда 8P8C (для обратной совместимости).

Для создания полного соединения с сигнальным кабелем проводники вводятся в разъём по соответствующим стандартам и обжимаются специальным обжимным инструментом, а при определённом опыте может использоваться и отвёртка. При обжиме для сетей Ethernet используются таблицы TIA/EIA - 568 - B.

2.6 Конфигурирование сервера

Сетевая операционная система выполняется на сетевом сервере. С другой стороны, компьютеры - клиенты могут работать под управлением различных операционных систем. Чтобы операционная система клиента могла использовать сеть, нужно установить специальные драйверы, которые позволят плате сетевого интерфейса компьютера-клиента связаться с сетью. Эти драйверы работают подобно драйверам принтера, позволяющим прикладным программам посылать информацию на принтер. Программное обеспечение сетевого драйвера дает возможность программам посылать и принимать информацию по сети. Каждый компьютер в сети содержит одну или более плат сетевого интерфейса, которые соединяют компьютер с сетью.

Очевидно, что производительность ЛВС не в последнюю очередь зависит от компьютера, используемого в качестве сервера. При использовании Windows 2008 R2 Server необходимо ориентироваться на наиболее высокоскоростной компьютер. В этом случае, как всегда, существует возможность выбора между готовыми серверами, предлагаемыми производителями и поставщиками компьютерной техники, и серверами самостоятельной сборки. При наличии определенного опыта, самостоятельно собранный под заказ сервер может составить альтернативу готовому продукту. Большое разнообразие компонентов не дает возможности назвать конкретные виды «железа» для закупки и сборки. Поэтому следует обратить внимание на следующие моменты:

-- На вопрос об используемой шине ответ однозначен - PCI. Помимо высокой производительности (за счет 64 - битной разрядности шины), PCI - компоненты допускают программное конфигурирование. Благодаря последнему обстоятельству, возможные конфликты между подключаемыми аппаратными ресурсами почти всегда предотвращаются автоматически.

-- Windows Server 2008 R2 изначально предъявляет высокие требования к объему оперативной памяти. И они еще более возрастают в случае применения сетевого сервера (здесь объем ОЗУ должен быть не менее 512 Мб).

-- В сервере должен использоваться, как минимум 64 - разрядный процессор с тактовой частотой 1,4 ГГц.

-- Так же в сервере должны использоваться, как минимум, винчестеры Fast SCSI и соответствующий адаптер SCSI. При использовании Fast SCSI скорость передачи данных достигает 10 Мбит/с. Новейшие жесткие диски с интерфейсом Ultra SCSI обладают скоростью передачи до 20 Мбит/с. Если же винчестер должен работать еще быстрее, необходимо установить более дорогой Ultra Wide SCSI диск и соответствующий контроллер. Скорость Ultra Wide SCSI достигает 40 Мбит/с, и он представляет собой идеальное устройство для высокопроизводительного сервера, в том числе и для сетей с интенсивным обменом данными.

...