Проектирование локальной вычислительной сети предприятия "Автовокзал"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исследовательская часть

1.1 Организационно-штатная структура пассажирского автотранспортного предприятия

2. Проект локальной вычислительной сети

2.1 Выбор топологии для проекта

2.2 Спроектированная топология сети

2.3 Выбор оборудования для проекта

2.4 Составление таблиц маршрутизации

2.5 Оценка работоспособности сети по правилам моделей TransmissionSystemModel 1 и TransmissionSystemModel 2

2.5.1 Transmission System Model 1

2.5.2 Transmission System Model 2

2.6 Оценка основных показателей надежности технических средств вычислительной сети

Список использованных источников

Введение

Локальная сеть - это группа из нескольких компьютеров, соединенных посредством кабелей (иногда также телефонных линий или радиоканалов), используемых для передачи информации между компьютерами. Для соединения компьютеров в локальную сеть необходимо сетевое оборудование и программное обеспечение.

Назначение всех компьютерных сетей можно выразить двумя словами: совместный доступ (или совместное использование). Прежде всего, имеется в виду совместный доступ к данным. Людям, работающим над одним проектом, приходится постоянно использовать данные, создаваемые коллегами. Благодаря локальной сети разные люди могут работать над одним проектом не по очереди, а одновременно.

Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования. Часто дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места. Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам. Оборудование, программы и данные объединяют одним термином: ресурсы. Можно считать, что основное назначение локальной сети - доступ к ресурсам. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.

В ходе выполнения курсовой работы была разработана модель локальной вычислительной сети предприятия «Автовокзал», проведена оценка работоспособности сети и рассчитаны основные показатели надежности использованного оборудования.

1. Исследовательская часть

1.1 Организационно-штатная структура пассажирского автотранспортного предприятия

Автотранспортное объединение является головным предприятием, занимающимся пассажирскими перевозками по городским, междугородним и международным маршрутам.

В качестве структурных подразделений данного предприятия являются автоколонны, которые базируются практически во всех городах. Рассмотрим структурную организацию автоколонн.

На территории автоколонны располагаются боксы для хранения и ремонта автобусов. Хранение автобусов в летнее время производится на открытой стоянке, а в зимнее в отапливаемых боксах.

Также на территории автоколонны расположены два склада, один для горюче-смазочных материалов, второй для запасных частей.

Тепло и электроэнергия подводятся от городских сетей.

Структура управления предприятием показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура управления предприятием

Как видно из данной структуры, управление автоколонной построено по иерархическому принципу. Во главе стоит директор, который обеспечивает управление на основе служб и отделов, которые непосредственно подчинены заместителям директора по различным направлениям. Основными компонентами, обеспечивающими бесперебойную перевозку пассажиров по различным направлениям, являются отдел пассажирских перевозок и автовокзал. Планирование расписания осуществляется на базе персональных компьютеров, которые расположены непосредственно в отделе планирования на территории автоколонны. Как правило, планирование расписания движения автобусов осуществляется на 6 месяцев вперед, но при необходимости в расписание могут вноситься дополнительные изменения. Расписание движения в печатной форме передается в диспетчерскую службу автовокзала, а изменения передаются по мере их поступления по телефону, а затем курьером доставляются в печатной форме. Роль диспетчерской службы заключается в обеспечении выполнения расписания движения автобусов с учетом поступающих изменений, а для загородных и междугородних перевозок планирование загруженности автобусов с выдачей кассовых билетов, в том числе и бронирование мест.

2. Проект локальной вычислительной сети

2.1 Выбор топологии для проекта

Выбор используемой топологии зависит от условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются: среда передачи информации (тип кабеля); метод доступа к среде; максимальная протяженность сети; пропускная способность сети; метод передачи и др.

В данном проекте ставится задача связать административные корпуса автотранспортного предприятия четырех городов (Серпухов, Чехов, Пущино, Протвино) посредством высокоскоростной сети.

Будем использовать кольцевую топологию сети, так как это предполагает задание. Кольцо -- это топология, в которой каждое здание с собственной локальной сетью, соединено линиями связи только с двумя другими: от одного только получается информация, а другому только передается.

Достоинства:

- Простота установки;

- Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

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

Недостатки:

- Выход из строя и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

- Сложность конфигурирования и настройки;

- Сложность поиска неисправностей.

2.2 Спроектированная топология сети

Для проектирования вычислительной сети использовалась программа NetCracker.

Рисунок 2 - Общий вид вычислительной сети в программе NetCracker

Рисунок 3 - Структура двухэтажного здания



Рисунок 4 - Структура вычислительной сети на 1 этаже

Рисунок5 - Структура вычислительной сети на 2 этаже



Рисунок 6 - Структура вычислительной сети в кабинете заместителя по снабжению

Рисунок 7 - Конфигурация линии связи

2.3 Выбор оборудования для проекта

Коммутатор для административного здания должен соответствовать следующим требованиям:

Обеспечение сопряжения с концентратором существующей сети со скоростью передачи 10 Мбит/сек; наличие как минимум 2 портов Fast Ethernet для подключения серверов; наличие как минимум 4 портов 100Base-FX для подключения сегментов рабочих групп; высокое быстродействие внутренней шины.

Данным требованиям соответствует несколько моделей коммутаторов фирмы Hewlett-Packard: HPProCurveSwitch 1600M и HPAdvanceStackSwitch 800T. Технические характеристики моделей коммутаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики коммутаторов

Характеристика	HPProCurveSwitch 1600M	HPAdvanceStackSwitch 800T
Порты	- 16 портов RJ-45 с автоопределением скорости 10/100Base-TX; - 1 открытый модульный слот; - 1 RS-485 DB-9 консольный порт.	4 порта 10/100Base-TX; 4 открытых трансиверных слота; 1 RS-232C DB-9 консольный порт.
Модули	- HP ProCurve Switch 10/100Base-T Module (J4111A); - HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (J4112A); - HP ProCurve Switch Gigabit-SX Module (J4113A); - HP ProCurve Switch Gigabit-LX Module (J4114A); - HP ProCurve Switch 10Base-FL Module (J4118A).	HP AdvanceStack 100Base-TX UTP Transceiver(J3192C); HP AdvanceStack 100Base-FX Fiber-optic Transceiver(J3193B).
Память и процессор	- буфер 8Мб для 10/100 портов - буфер 2Мб для Gigabit порта - RAM/ROM емкость 12Мб - Flash память: 2Мб - Процессор: Intel i960JD - 66 MHz	буфер 512Кб (100Mb порты) буфер 256Кб (10Mb порты) RAM/ROM емкость: 8Мб Flash память: 1Мб Процессор: Intel i960JF - 25 MHz
Производительность	- Задержка: 8µs - Пропускная способность: 3.87 миллионов пакетов в сек (64 байтных) - Пропускная способность внутренней магистрали: 3.5 Гбит/с - Емкость таблицы адресов: 10,000	Задержка: <10µs Пропускная способность: 1,19 миллионов пакетов в сек (64 байтных) Пропускная способность внутренней магистрали: 1,0Гбит/с Емкость таблицы адресов: 10,000
Управление	- HP TopToolsforHubs&Switches - SNMPv1/v2c - RMON	HP TopToolsforHubs&Switches SNMPv1/v2c RMON
Габариты	- 44.2 x 33.5 x 6.6см	44.2 x 30.0 x 6.6см
Масса	4.5кг	4.5кг

При сравнительном анализе характеристик данных коммутаторов видно, что коммутатор HPProCurveSwitch 1600M имеет большую производительность и для него имеется существенно больший набор модулей. Также следует отметить, что данный коммутатор имеет 16 портов с автоопределением скорости 10/100TX, которые могут быть необходимы для расширения сети, подключения новых пользователей и рабочих групп, подключения серверов и сопряжения с уже существующей 10 мегабитной сетью.

Рисунок 8 - HPProCurveSwitch 1600M

На основании вышесказанного выбираем коммутатор HPProCurveSwitch 1600M для соединения рабочих групп здания. Для соединения зданий будем использовать модуль HP ProCurveSwitch 100Base-FX Module (4 порта).

2.4 Составление таблиц маршрутизации

Протокол RIP (RoutingInformationProtocol - протокол маршрутной информации) является внутренним протоколом маршрутизации дистанционно-векторного типа, он представляет собой один из наиболее ранних протоколов обмена маршрутной информацией и до сих пор чрезвычайно распространен в вычислительных сетях ввиду простоты реализации. Кроме версии RIP для сетей TCP/IP существует также версия RIP для сетей IPX/SPX компании Novell.

Для IP имеются две версии протокола RIP:

- первая (RIP1);

- и вторая (RIP2).

Схема маршрутизаторов:

Финальные таблицы маршрутизации

Номер сети	Адрес следующего маршрутизатора	Порт	Расстояние
M1
192.168.101.0	192.168.1.254	1	1
192.168.104.0	192.168.1.254	1	1
192.168.2.0	192.168.101.254	2	2
192.168.102.0	192.168.101.254	2	2
192.168.3.0	192.168.101.254	2	3
192.168.103.0	192.168.104.254	3	2
192.168.4.0	192.168.104.254	3	2
M2
192.168.101.0	192.168.2.254	1	1
192.168.102.0	192.168.2.254	1	1
192.168.1.0	192.168.101.253	2	2
192.168.3.0	192.168.102.254	3	2
192.168.104.0	192.168.101.253	2	2
192.168.103.0	192.168.102.254	3	2
192.168.4.0	192.168.102.254	3	3
M3
192.168.102.0	192.168.3.254	1	1
192.168.103.0	192.168.3.254	1	1
192.168.2.0	192.168.102.253	3	2
192.168.4.0	192.168.103.253	2	2
192.168.101.0	192.168.102.253	3	2
192.168.104.0	192.168.103.253	2	2
192.168.1.0	192.168.102.253	3	3
M4
192.168.104.0	192.168.4.254	1	1
192.168.103.0	192.168.4.254	1	1
192.168.1.0	192.168.104.253	3	2
192.168.3.0	192.168.103.254	2	2
192.168.101.0	192.168.104.253	3	2
192.168.102.0	192.168.103.254	2	2
192.168.2.0	192.168.103.254	2	3

2.5 Оценка работосполсобности сети по правилам моделей TransmissionSystemModel 1 и TransmissionSystemModel 2

При выборе конфигурации сети Ethernet, состоящей из сегментов различных типов, возникает много вопросов, связанных прежде всего с максимально допустимым размером (диаметром) сети и максимально возможным числом различных элементов. Сеть будет работоспособной только в том случае, если задержка распространения сигнала в ней не превысит предельной величины. Это определяется выбранным методом управления обменом CSMA/CD, основанном на обнаружении и разрешении коллизий.

Прежде всего, следует отметить, что для получения сложных конфигураций Ethernet из отдельных сегментов применяются промежуточные устройства двух основных типов:

- Репитерные концентраторы (хабы) представляют собой набор репитеров и никак логически не разделяют сегменты, подключенные к ним;

- Коммутаторы передают информацию между сегментами, но не передают конфликты с сегмента на сегмент.

На практике репитерные концентраторы применяются гораздо чаще, так как они и проще и дешевле. Поэтому в дальнейшем речь пойдет именно о них.

При выборе и оценке конфигурации Ethernet используются две основные модели.

2.5.1 TransmissionSystemModel 1

Первая модель формулирует набор правил, которые необходимо соблюдать проектировщику сети при соединении отдельных компьютеров и сегментов:

1. Репитер или концентратор, подключенный к сегменту, снижает на единицу максимально допустимое число абонентов, подключаемых к сегменту.

2. Полный путь между двумя любыми абонентами должен включать в себя не более пяти сегментов, четырех концентраторов (репитеров) и двух трансиверов (MAU).

3. Если путь между абонентами состоит из пяти сегментов и четырех концентраторов (репитеров), то количество сегментов, к которым подключены абоненты, не должно превышать трех, а остальные сегменты должны просто связывать между собой концентраторы (репитеры). Это уже упоминавшееся «правило 5-4-3».

4. Если путь между абонентами состоит из четырех сегментов и трех концентраторов (репитеров), то должны выполняться следующие условия:

- максимальная длина оптоволоконного кабеля сегмента 10BASE-FL, соединяющего между собой концентраторы (репитеры), не должна превышать 1000 метров;

- максимальная длина оптоволоконного кабеля сегмента 10BASE-FL, соединяющего концентраторы (репитеры) с компьютерами, не должна превышать 400 метров;

- ко всем сегментам могут подключаться компьютеры.

При выполнении перечисленных правил можно быть уверенным, что сеть будет работоспособной. Никаких дополнительных расчетов в данном случае не требуется. Считается, что соблюдение данных правил гарантирует допустимую величину задержки сигнала в сети.

На рисунке 9 показан пример максимальной конфигурации, удовлетворяющей этим правилам. Здесь максимально возможный путь (диаметр сети) проходит между двумя нижними по рисунку абонентами: он включает в себя пять сегментов (10BASE2, 10BASE5, 10BASE-FL, 10BASE-FL и 10BASE-T) четыре концентратора (репитера) и два трансивера MAU.



Рисунок9 - Пример максимальной конфигурации в соответствии с первой моделью

2.5.2 TransmissionSystemModel 2

Вторая модель, применяемая для оценки конфигурации Ethernet, основана на точном расчете временных характеристик выбранной конфигурации сети. Эта модель иногда позволяет выйти за пределы жестких ограничений модели 1. Применение модели 2 необходимо в том случае, когда размер проектируемой сети близок к максимально допустимому.

В модели 2 используются две системы расчетов:

- первая система предполагает вычисление двойного (кругового) времени прохождения сигнала по сети и сравнение его с максимально допустимой величиной;

- вторая система проверяет допустимость величины получаемого межпакетного временного интервала, межпакетной щели (IPG - InterPacketGap) в сети.

При этом вычисления в обеих системах расчетов ведутся для наихудшего случая, для пути максимальной длины, то есть для такого пути передаваемого по сети пакета, который требует для своего прохождения максимального времени.

Для расчетов используются величины задержек, представленные в таблице 2.

Таблица 2. Величины задержек для расчета двойного времени прохождения сигнала (задержки даны в битовых интервалах)

Методика расчета сводится к следующему:

В сети выделяется путь максимальной длины. Все дальнейшие расчеты ведутся для него. Если этот путь не очевиден, то рассчитываются все возможные пути, затем на основании этого выбирается путь максимальной длины.

Суммарная величина задержек всех сегментов выделенного пути не должна превышать предельной величины 512 битовых интервалов (51,2 мкс).

В частности, для конфигурации, показанной на рисунке 8, путь наибольшей длины - это путь между двумя нижними по рисунку компьютерами. В данном случае это довольно очевидно. Этот путь включает в себя пять сегментов (слева направо): 10BASE2, 10BASE5, 10BASE-FL (два сегмента) и 10BASE-T.

Произведем расчет, считая начальным сегментом 10BASE2, а конечным 10BASE-T. Задержки каждого из них будут вычисляться следующим образом:

10 * 0,103 + 11,8 = 12,83

10 * 0,087 + 46,5 = 47,37

10 * 0,100 + 33,5 = 34,50

10 * 0,100 + 33,5 = 34,50

10 * 0,113 + 165,0 = 165,13

В результате суммарная задержка для всех пяти сегментов составит:

12,83 + 47,37 + 34,50 + 34,50 + 165,13 = 294,33

Это меньше, чем предельно допустимая величина 512, то есть сеть работоспособна.

Теперь можно рассчитать суммарную задержку для того же пути, но в обратном направлении. При этом начальным сегментом будет 10BASE-T, а конечным - 10BASE2. В результате в конечной сумме изменятся только два слагаемых (промежуточные сегменты остаются промежуточными).

10 * 0,113 + 15,3 = 16,43

10 * 0,087 + 46,5 = 47,37

10 * 0,100 + 33,5 = 34,50

10 * 0,100 + 33,5 = 34,50

10 * 0,103 + 169,5 = 170,53

Суммарная задержка будет равняться:

16,43 + 47,37 + 34,50 + 34,50 + 170,53 = 303,33

Это меньше 512. Работоспособность сети подтверждена.

Однако для того, чтобы сделать окончательный вывод о работоспособности сети, расчета двойного времени прохождения, в соответствии со стандартом, еще не достаточно.

Второй расчет, проверяет соответствие стандарту величины межпакетного интервала (IPG). Эта величина изначально не должна быть меньше, чем 96 битовых интервалов (9,6 мкс), то есть только через 9,6 мкс после освобождения сети абоненты могут начать свою передачу. Однако при прохождении пакетов (кадров) через репитеры и концентраторы межпакетный интервал может сокращаться, вследствие чего два пакета могут, в конце концов, восприниматься абонентами как один. Допустимое сокращение IPG определено стандартом в 49 битовых интервалов (4,9 мкс).

Для вычислений используется данные таблицы 3.

Таблица 3. Величины сокращения межпакетного интервала (IPG) для разных сегментов

Для получения полной величины сокращения IPG надо просуммировать величины из таблицы для сегментов, входящих в путь максимальной длины, и сравнить сумму с предельной величиной 49 битовых интервалов. Если сумма меньше 49, можно сделать вывод о работоспособности сети. Для гарантии расчет производится в обоих направлениях выбранного пути.

Обратимся к конфигурации, показанной на рисунке 9. Максимальный путь здесь - между двумя нижними по рисунку компьютерами. Можно взять в качестве начального сегмента 10BASE2. Для него сокращение межпакетного интервала равно 16. Далее следуют промежуточные сегменты: 10BASE5 (величина сокращения равна 11) и два сегмента 10BASE-FL (каждый из них внесет свой вклад по 8 битовых интервалов). В результате суммарное сокращение межпакетного интервала составит:

16 + 11 + 8 + 8 = 43

Это меньше предельной величины 49. Следовательно, данная конфигурация и по этому показателю будет работоспособна.

Вычисления для обратного направления по этому же пути дадут тот же результат, так как начальный сегмент 10BASE-T даст ту же величину, что и начальный сегмент 10BASE2 (16 битовых интервалов). А все промежуточные сегменты останутся промежуточными.

2.6 Оценка основных показателей надежности технических средств вычислительной сети

Считая, что передача кадра для любой станции локальной сети равновероятна, тогда среднее время ожидания права передачи станцией с адресом i, если закончила передачу станция с адресом К, определится по формуле:

где N - общее количество станций, шт.;

Pi - вероятность передачи сообщения

Тik - задержка зависящая от адреса станции

где - предельное время реакции станции исходя из быстродействия СБИС (50 10-9с);

к - адрес станции, которая закончила передачу последней;

i - адрес станции которая рассматривает возможность передачи;

m - аппаратная задержка

а - коэффициент задержки сигнала

где L - максимальное расстояние между станциями ЛВС, м;

Сс - скорость распространения сигнала в среде передачи (Сс =К3105км/с);

С - скорость передачи данных, бит/с;

Lр - длина пакета, бит.

Коэффициент эксплуатационной эффективности для интервально маркерного метода доступа определится по формуле:

Список использованных источников

вычислительная сеть маршрутизация

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 3-е издание. - СПб: Питер, 2006. - 958 с.

2. Соколов А.П. Физические линии связи локальных сетей. Теория расчета и способы проектирования. - М: Финансы и статистика, 2004. - 279 с.

Размещено на Allbest.ru

...