Проектирование локально-вычислительной сети предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перечень сокращений

ЛВС - локальная вычислительная сеть;

ОС - операционная система;

ВП - витая пара;

КС - компьютерная сеть;

ПК - персональный компьютер;

РС - рабочая станция;

СВТ - средства вычислительной техники;

ИБ - информационная безопасность;

ТКС - телекоммуникационная сеть;

ИБП - источник бесперебойного питания;

ПО - программное обеспечение;

ВОК - волоконно- оптический кабель;

ОХР - общехозяйственные расходы;

РСЭО - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;

ДЗП - дополнительная заработная плата;

ФЗП - фонд заработной платы;

НЗП - начисления на заработную плату;

ВПР - внепроизводственные расходы;

Спр - производственная стоимость;

ЭЭ - экономический эффект.

Введение

Для принятия эффективных управленческих решений в условиях динамичного развития рыночной экономики предприятию требуется целесообразная система информационного обеспечения, объективно отражающая сложившуюся экономическую ситуацию. В современных условиях важной областью стало информационное обеспечение, которое состоит в сборе и переработке информации, необходимой для принятия обоснованных управленческих решений. Передача информации о положении и деятельности фирмы на высший уровень управления и взаимный обмен информацией между всеми взаимосвязанными подразделениями фирмы осуществляются на базе современной электронно-вычислительной техники и других технических средств связи.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Основные преимущества объединения компьютеров в сеть:

1. Снижение нагрузки на сеть

2. Информационная безопасность

3. Снижение затрат на эксплуатацию

4. Повышение надежности и отказоустойчивости сети:

Основная причина потребности модернизации компьютерной сети - на стадии проектирования не были учтены темпы роста информационных потребностей заказчика, поэтому нагрузка на существующую сеть увеличивается, а производительность падает. Побочными причинами модернизации ЛВС могут

быть нарушение безопасности данных и трудности в управлении. Упор делается на увеличение производительности сети, для чего нужно устанавливать новые адаптеры и драйверы для них на каждый компьютер. Модернизация ЛВС требуется из-за проблем, которые сопровождают эксплуатацию устаревшей архитектуры. Например, пропускной способности сети пользователям уже не хватает, сервер реагирует на запросы со слишком низкой скоростью, хочется повысить удобство управления сетью, назрела необходимость наконец-то перейти на более скоростное выделенное соединение и т. д.

Целью моего дипломного проекта является разработка локально-вычислительной сети небольшого предприятия.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

- произвести анализ существующих разработок в области компьютерных сетей;

- выбрать топологию и технологию сети;

- выбрать соответствующее оборудование и тип кабеля;

- выбрать необходимое ПО;

- разработать мероприятие по обслуживанию в сети;

1. Основная часть

1.1 Техническая и технологическая сущность задачи

Объектом рассмотрения является совокупность ПК и соответствующего оборудования, расположенного в определенном помещении. В ходе дипломного проектирования нужно организовать полноценное конфигурирование сетевого оборудования локальной вычислительной сети в соответствии с условиями эксплуатации, которая позволит выполнить поставленные задачи.

Выполнение проекта осуществляется в несколько этапов:

- определение цели и задачи проекта;

- анализ существующих разработок;

- выбор типа сети;

- выбор технологии проектирования;

- выбор необходимого оборудования;

- выбор программного обеспечения;

- выполнение необходимых расчетов.

1.2 Постановка задачи

Дано предприятие, которое собирается переезжать в трехэтажное здание. Каждый этаж будет занимать один отдел предприятия.

Необходимо:

- организовать в здании локальную сеть, связывающую все отделы, и обеспечить им выход в сеть Интернет;

-предусмотреть наличие сетевых розеток в каждой комнате, сетевого принтера на каждом этаже;

-учесть, что каждый отдел работает со своей базой данных, и что сотрудники одного отдела не должны иметь доступ к ресурсам (сетевым дискам, базам данных, сетевым принтерам) другого отдела;

-предусмотреть наличие общих для всех отделов сетевых ресурсов.

Расположение основного оборудования представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - План здания

1.2.1 Цели и назначение проекта

Назначением реализации проекта служит автоматизация обмена информации, ее централизованное хранение, повышение комфортности работы пользователей и расширение возможностей работы предприятия.

Целями проектирования для достижения данного результата являются:

- анализ существующих разработок в области проектирования ЛВС;

- выбор местоположения соответствующего оборудования;

- обоснование выбора технологии, топологии сети и определенных составляющих сети;

- расчет экономической эффективности проекта;

- разработать план мероприятий по обслуживанию полученной сети;

- привести требования по технике безопасности при монтаже и эксплуатации ЛВС.

Локальная сеть должна обеспечивать:

- обмен информацией между членами сети;

- работу программного обеспечения в сетевом режиме;

- совместное использование сетевых принтеров;

- совместное использование доступа в Интернет.

При построении локальной сети необходимо учесть, чтобы сеть была легкой в построении и модификации, и не зависела от работы одной из рабочих станций.

ЛВС компании должна быть защищена от:

- вторжений из Интернета;

- возможного заражения информации вирусами;

- потери накопленной информации, ввиду выхода из строя жестких дисков сервера или других возможных причин.

1.2.2 Общая характеристика организации решения задачи

Предприятие планирует расположение отделов в трехэтажном здании. У него в наличии 42 компьютера, которые необходимо объединить в локальную сеть с и организовать выход в Интернет. Для их объединения будет выбрана топология и технология сети, будет выбрано необходимое оборудование и кабель, программное обеспечение.

На каждом этаже, где будут находиться компьютеры, необходимо предусмотреть наличие сетевых розеток. Они будут располагаться на каждом этаже, с их помощью будут полноценно функционировать все узлы сети.

На каждом этаже установлены сетевые принтеры, доступ к нему должен иметь каждый сотрудник отдела.

Каждый отдел будет работать со своей базой данных, сотрудники одного отдела не должны иметь доступа к ресурсам другого отдела, для этого необходимо сделать разделение доступа (учетные записи).

Необходимо выделить общий сервер, где будут располагаться общие ресурсы.

1.3 Анализ существующих разработок и обоснование выбора технического проектирования

Организация локальной сети - основополагающее звено ТКС, так как современные условия работы требуют возможности одновременного доступа нескольких сотрудников к Интернету, различным базам данных. Локальная сеть также необходима для быстрой обработки и печати документов. Это неизбежный процесс, если предприятию необходима оптимизация всех рабочих процессов и увеличение прибыли. Хорошая организация локальной сети дает возможность предприятию получить в распоряжение скоростной канал передачи и обмена информации. Она объединяет в себе большое количество рабочих узлов-компьютеров, главный сервер и периферийные устройства.

Локальная сеть в офисе или группе офисов значительно повышает эффективность и производительность работы предприятия. Она обеспечивает сотрудников непрерывным совместным доступам ко всем ресурсам сети, выходом в Интернет, предоставляет в пользование все периферийные устройства. Сеть дает возможность удобного и оперативного обмена данными между сотрудниками.

Для объединения компьютеров в сеть на предприятии используются топологии:

1.Общая шина - это тип сетевой топологии, в которой рабочие станции расположены вдоль одного участка кабеля, называемого сегментом. Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В случае топологии Общая шина кабель используется всеми станциями по очереди.

2. Кольцо - это топология ЛВС, в которой каждая станция соединена с двумя

другими станциями, образуя кольцо. Данные передаются от одной рабочей станции

к другой в одном направлении (по кольцу). Каждый ПК работает как повторитель, ретранслируя сообщения к следующему ПК, т.е. данные, передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, он передает их дальше по кольцу, в ином случае они дальше не передаются. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них, вся сеть парализуется. Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, т.к. во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Топология Кольцо имеет хорошо предсказуемое время отклика, определяемое числом рабочих станций.

3. Звезда - это топология ЛВС, в которой все рабочие станции присоединены к центральному узлу (например, к концентратору), который устанавливает, поддерживает и разрывает связи между рабочими станциями. Преимуществом такой топологии является возможность простого исключения неисправного узла. Однако, если неисправен центральный узел, вся сеть выходит из строя. В этом случае каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией Звезда, при этом получаются разветвленные конфигурации сети. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители (распределители, повторители или устройства доступа).

4. Дерево можно рассматривать как объединение нескольких сетей с топологией звезда. Обычно для корня дерево выбирают коммутатор, т.к. он, в отличие от концентратора, знает, кому именно нужно отправить данные. Грубо говоря, концентратор будет тормозить сеть, а коммутатор нет. Такой вид топологии, на сегодняшний день, является наиболее распространённым. Он применяется в большинстве компаний. Для него специально был разработан протокол STP (spanning tree protocol), протокол связующего дерева. Его основной задачей является устранение петель в сети.

В современных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

Сетевые технологии IEEE802.5/Token-Ring

Сеть Token-Ring предполагает использование разделяемой среды передачи данных, которая образуется объединением всех узлов в кольцо. Сеть Token-Ring имеет звездно-кольцевую топологию (основная кольцевая и звездная дополнительная топология). Для доступа к среде передачи данных используется маркерный метод (детерминированный маркерный метод). Стандарт поддерживает витую пару (экранированную и неэкранированную) и оптоволоконный кабель. Максимальное число узлов на кольце - 260, максимальная длина кольца - 4000 м. Скорость передачи данных до 16 Мбит/с. [1].

Сетевые технологии IEEE802.4/ArcNet

В качестве топологии сеть ArcNet использует «шину» и “пассивную звезду”. Поддерживает экранированную и неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель. В сети ArcNet для доступа к среде передачи данных используется метод передачи полномочий. Сеть ArcNet - это одна из старейших сетей и пользовалась большой популярностью. Среди основных достоинств сети ArcNet можно назвать высокую надежность, низкую стоимость адаптеров и гибкость. Основным недостаткам сети является низкая скорость передачи информации (2,5 Мбит/с). Максимальное количество абонентов - 255. Максимальная длина сети - 6000 метров. [1]

Сетевая технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

FDDI - стандартизованная спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи - 100 Мбит/с. Эта технология во многом базируется на архитектуре Token-Ring и используется детерминированный маркерный доступ к среде передачи данных. Максимальная протяженность кольца сети - 100 км.

Максимальное количество абонентов сети - 500. Сеть FDDI - это очень высоконадежная сеть, которая создается на основе двух оптоволоконных колец, образующих основной и резервный пути передачи данных между узлами. [1].

Сетевые технологии IEEE802.3/Ethernet

В настоящее время сетевая архитектура IEEE802.3/Ethernet наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями.

Стандарт IEEE802.3 в зависимости от типа среды передачи данных имеет модификации: 10ВАСЕХХ, где ХХ - обозначение типа кабеля, также существуют 100BASE и 1000BASE. [1].

Физические среды

Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме. Среда передачи данных может быть естественной и искусственной. Естественная среда - это существующая в природе среда; чаще всего естественной средой для передачи сигналов является атмосфера Земли, но возможно также использование других сред - безвоздушного пространства, воды, грунта, корабельного корпуса и т.д. Соответственно под искусственными понимают среды, которые были специально изготовлены для использования в качестве среды передачи данных. Представителями искусственной среды являются, например, электрические и оптоволоконные (оптические) кабели. Будем рассматривать среды передачи данных согласно их распространенности, поэтому начнем со сред передачи данных, которые мы решили называть искусственными. [2].

Искусственные среды

Типичными и наиболее распространенными представителями искусственной среды передачи данных являются кабели. При создании сети передачи данных выбор осуществляется из следующих основных видов кабелей: волоконно-оптический (fiber), коаксиал (coaxial) и витая пара (twisted pair). При этом и коаксиал (коаксиальный кабель), и витая пара для передачи сигналов используют металлический проводник, а волоконно-оптический кабель - световод, сделанный из стекла или пластмассы.

При выборе кабеля, особенно электрического, возникает противоречие между достижением высокой скорости передачи и покрытием большого расстояния. Дело в том, что можно увеличить скорость передачи данных, но это уменьшает расстояние, на которое данные могут перемещаться без восстановления (регенерации). В таких ситуациях могут помогать устройства, осуществляющие регенерацию сигналов, в частности, повторители и усилители.

Коаксиальный кабель (coaxial) обладает широкой полосой пропускания; это означает, что в ней можно организовать передачу трафика на высоких скоростях. Он также устойчив к электромагнитным помехам (по сравнению с витой парой) и способен передавать сигналы на большое расстояние. Существует несколько размеров коаксиального кабеля. Различают толстый (диаметром 0.5 дюйма) и тонкий (диаметром 0.25 дюйма) коаксиальные кабели. Толстый коаксиальный кабель более крепкий, стойкий к повреждению и может передавать данные на более длинные расстояния, но недостатком такого кабеля является сложность его подсоединения. Существуют такие разновидности коаксиального кабеля, как твинаксиал, тринаксиал, quad-кабель и т.д.

Витая пара (TP - twisted pair) - кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание осуществляется для уменьшения внешних наводок (наводок от внешних источников) и перекрестных наводок (наводок от одного проводника другому проводнику из одной и той же пары). Часто кабель на витой паре (точнее, на нескольких, как правило, 4 витых парах) называют просто «витая пара». По сравнению с волоконно-оптическими и коаксиальными кабелями, использование витой пары обладает рядом существенных преимуществ. Такой кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Он также недорог. И вследствие этого, витая пара является идеальным средством передачи данных для офисов или рабочих групп, где нет электромагнитных помех. Однако, витая пара обладает следующими недостатками: сильное воздействие внешних электромагнитных наводок, возможность утечки информации и сильное затухание сигналов. Кроме того, проводники витой пары подвержены поверхностному эффекту - при высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала.

Стандарты TIA/EIA-568, 568А определяют категории для витой пары. Существуют 7 таких категорий. Самая младшая (Категория 1) соответствует аналоговому телефонному каналу, а старшая (Категория 1) характеризуется максимальной частотой сигнала в 600 МГц, при этом Категории 1…3 выполняются на UTP, а 4…7 - UTP и STP.

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) был разрекламирован как решение всех проблем, порождаемых медным кабелем. Такой кабель имеет огромную ширину полосы пропускания и может пересылать голосовые сигналы, видеосигналы и сигналы данных на очень большие расстояния. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель для передачи данных использует световые импульсы, а не электричество, он оказывается невосприимчивым к электромагнитным помехам. Отличительной особенностью волоконно-оптического кабеля является также то, что он обеспечивает более высокую безопасность информации, чем медный кабель. К недостаткам волоконно-оптического кабеля следует отнести высокую стоимость и меньшее число возможных перекоммутаций по сравнению с электрическими кабелями, так как во время перекоммутаций появляются микротрещины в месте коммутации, что ведет к ухудшению качества оптоволокна.

Волоконно-оптический кабель бывает одномодовым и многомодовым. Одномодовый кабель имеет меньший диаметр световода (5-10 мкм) и допускает только прямолинейное распространение светового излучения (по центральной моде). В стержне многомодового кабеля свет может распространяться не только прямолинейно (по нескольким модам). Чем больше мод, тем уже пропускная способность кабеля. Так, на 100 м максимальная частота сигнала на длине волны 850 нм для многомодового составляет 1600 МГц, для одномодового - 888 ГГц. Стержень и оболочка многомодового кабеля могут быть изготовлены из стекла или пластика, в то время как у одномодового - только из стекла. Для одномодового кабеля источником света является лазер, для многомодового - светодиод. Для многомодового кабеля характерны следующие помехи: модальная дисперсия и хроматическая дисперсия. Модальная дисперсия заключается в том, что на большом расстоянии начинает сказываться многомодовость кабеля - световой импульс, идущий по самой длинной моде (неаксиальный луч) начинает «отставать» от импульса, идущего по центральной моде (аксиальный луч).

Естественные среды

Рассматривая естественные среды передачи данных следует сделать следующие допущения: 1) так как наиболее используемой естественной средой является атмосфера (в основном, нижний слой - тропосфера), а различные сигналы распространяются в атмосфере по разному, то при рассмотрении данной среды различные виды рассматриваются отдельно; 2) поскольку при спутниковой связи безвоздушная среда не накладывает каких-либо ограничений на проходящий через нее сигнал, а основные трудности сигнал спутниковой связи испытывает при прохождении атмосферы, - отдельно рассматривать безвоздушную среду не надо.

Атмосфера. Наибольшее распространение в качестве носителей данных в атмосфере получили электромагнитные волны. Здесь следует заметить, что от длины волны зависит характер распространения электромагнитных волн в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения делится на радиоизлучение, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение. В настоящее время в связи с техническими трудностями ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение не используются. Используемые радиоволны, в свою очередь, зависят от длины волны. Они делятся на (приведем отечественную классификацию): сверхдлинные (декакилометровые), длинные (километровые), средние (гектаметровые), короткие (декаметровые), метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые. Последние пять диапазонов принято также называть ультракороткими волнами. Кроме того, в последние три диапазона входит СВЧ-излучение (а по некоторым источникам - и часть дециметрового диапазона 0.3…0.1 м).

Радиоволны - волны, имеющую длину больше, чем у ультракоротковолновых, не представляют большого интереса для сети передачи данных из-за низкой потенциальной скорости передачи данных. Поэтому рассматривать их не будем. В сетях передачи данных нашли применения радиоволны УКВ диапазона, которые распространяются прямолинейно и не отражаются ионосферой (как КВ) и не огибая встречающиеся препятствия (как ДВ или СВ). Поэтому связь в сетях передачи данных, построенных на УКВ радиосредствах, ограничена по расстоянию (до 40 км). Для преодоления этого ограничения обычно используют ретрансляторы.

Разработчику радиосети приходится, в первую очередь, заниматься юридическими проблемами. Это объясняется тем, что любая передающая радиостанция, превышающая ограничение на выходную мощность, подлежит лицензированию. Национальными комитетами по лицензированию (или государственными органами, занимающимися лицензированием), как правило, выделяются частоты, не подлежащие лицензированию (в США комитетом FCC определены три таких диапазона: 902…928 МГц, 2.4…2.5 ГГц и 5.8…5.,9 ГГц, в Европейском сообществе ETSI определен диапазон, утвержденный директивой ЕС 1.88…1.90 ГГц). Однако в этом случае на передающее устройство накладывается ограничение по мощности (для США - 1 Вт). Сети передачи данных бывают узкополосными (как правило, одночастотные) и широкополосными (широкополосные, как правило, организуются на нелицензируемых частотах).

Широкополосные сети могут использовать либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов и модуляцией несущей прямой последовательностью (DS-CDMA, DFM), либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов за счет скачкообразного изменения частоты (FH-CDMA, FHM). Стоит добавить, что при использовании радиоволн с миллиметровыми длинами волны и менее, придется столкнуться с тем, что качество радиосвязи будет зависеть от состояния атмосферы (туман, дым и т.д.). [2].

2. Практическая часть

2.1 Выбор типа и топологии сети

Предприятие расположено в трехэтажном здании. На каждом этаже имеются ПК: на первом этаже - 16 рабочих станций; на втором - 13 + там находится сервер; на третьем - 13.

Для их объединения была выбрана топология типа «звезда» в связи с тем, что она представляет собой более производительную структуру: каждый компьютер, в том числе и сервер, соединяется отдельным предметом кабеля с центральным концентратом (hab).

Основным преимуществом такой сети является ее устойчивость к сбоям, возникающим вследствие неполадок на отдельных ПК или из-за повреждения сетевого кабеля. Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях являются так называемые методы доступа (access methods), и регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными. Так как метод CSMA/CD хорошо зарекомендовал себя именно в малых и средних сетях, для предприятия данный метод удобен. К тому же сетевая архитектура Ethernet, которую и будет использовать сеть предприятия, использует именно этот метод доступа.

Сеть на основе витой пары, в отличие от сети на базе тонкого и толстого коаксиала, строится по топологии «звезда». Чтобы построить сеть по звездообразной топологии, требуется большее количество кабеля. 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 (концентратор), его отказ затронет все подключенные через него устройства. Ещё одним преимуществом данного варианта является простота расширения сети, поскольку при использовании дополнительных хабов (до четырёх последовательно) появляется возможность подключения большого количества рабочих станций (до 1024). При применении

неэкранированной витой пары (UTP) длина сегмента между концентратом и рабочей станцией не должна превышать 100 метров, чего не наблюдается в предприятии.

2.2 Выбор оборудования и кабельной системы

На предприятии имеются ПК со следующими характеристиками, представленными в виде таблицы 1:

Таблица 1 - Характеристика оборудования

	Характеристика сервера	Характеристика рабочих станций
1	Тип ЦП 2x DualCore Intel Xeon 5050, 3000 MHz.	Тип ЦП Intel Celeron D 331, 2654MHz.
2	Чипсет системной платы Intel Blackford-VS 5000V.	Системная память 448 Мб (DDR2-667 SDRAM).
3	Системная плата Fujitsu-Siemens D2530.	Системная плата MSI RC410M (Video, LAN).
4	Кэш-память L1 - 32 Кб, L2 - 4096 Кб.	Дисковый накопитель SAMSUNG HD080HJ (80 Гб, 7200 RPM).
5	Системная память 2 модуля по 1024 Мб.
6	Дисковый накопитель 2 диска LSI объемом 463 Гб.
7	Контроллер SCSI/RAID LSI Logic Embedded MegaRAID.
8	Сетевой адаптер Intel(R) PRO/1000 EB1

В качестве основного кабеля на предприятии была выбрана витая пара. Она представляет собой кабель, в структуру которого входит от одной до нескольких пар изолированных проводов, скрученных между собой и помещённых в ПВХ оболочку, рисунок 2.

Рисунок 2 - Витая пара

Скручивание проводов одной пары производится с целью увеличения уровня связи между ними. Благодаря чему электромагнитные помехи влияют в равной степени на оба провода, уменьшаются взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижается влияние электромагнитных помех от внешних источников. Для уменьшения связи между различными парами кабеля, так называемого «периодического сближения проводников различных пар», в кабелях UTP категории 5 и выше провода каждой пары свиваются с различным шагом. Витая пара используется, в основном, как часть СКС - структурированных кабельных систем, а именно для передачи данных в таких компьютерных и телекоммуникационных технологиях, как Arcnet, Ethernet и Token Ring. Данный кабель имеет небольшую стоимость, легко монтируется, а также совместим со многими типами оборудования (для подключения используется разъем 8P8C). Поэтому на сегодняшний день, кабель «витая пара» является лучшим выбором для пользователей любого типа, рисунок 3.

Рисунок 3 - Витая пара 2

Состоит кабель из нескольких витых пар:

- Проводник в изоляции,

- Внешняя пластиковая оболочка

- Разрывная нить

- Защитный экран.

В качестве проводников используются как монолитные медные жилы, толщина которых составляет 0.4 - 0.6 мм, так и пучки, состоящие из множества жил. Размеры выражаются либо с помощью привычной для нас метрической системы, либо в соответствии с американскими стандартами калибровки проводов AWG. Например, в обычных четырехпарных кабелях применяются проводники, имеющие диаметр жилы 0.51 мм. По американской системе это будет составлять 24 AWG.

Категория кабеля определяется максимальным пропускаемым диапазоном частот и зависит от количества витков на одну единицу длины. Всего доступно 7 категорий (CAT1 - CAT7), каждая из которых регламентирована с помощью определенных актов:

1. Стандарт EIA/TIA 568 (стандарт использования проводки в зданиях коммерческого типа, принятый в США);

2. Международный стандарт ISO 11801;

3. Перевод американского стандарта ANSI/TIA/EIA-568B -ГОСТ Р 53246 - 2008 ;

4. Перевод одного из возможных руководств изготовителя - ГОСТ Р 53245 - 2008. [7].

Для объединения ПК был выбран коммутатор HP V1910-48G JE009A, т.к. он является простым управляемым коммутатором, со скоростью передачи данных уровня 3 Gigabit Ethernet и фиксированной конфигурацией, предназначенные для простых в управлении решений с расширенной функциональностью в малых предприятиях. Устройство имеет 48 портов Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек и 4 Gigabit Ethernet SFP-порта с автоматическим определением скорости, что дает возможность увеличить пропускную способность сети.

Также для объединения ПК в сеть могут быть использованы:

Router - аппаратное и/или программное устройство, используемое для передачи трафика между подсетями. Отличительной особенностью, является то, что роутер создает свою подсеть, рисунок 4. Имеет 1 вход - WAN и 4-32 выходов LAN.

Рисунок 4 - Роутер

Switch - аппаратное или программное устройство предназначенное для передачи трафика внутри подсети. В основе маршрутизации лежит таблица MAC адресов компьютеров пользователей и другого оборудования как во внешней сети так и во внутренней. Таким образом, приходящий пакет на любой из портов сравнивается с таблицей маршрутизации и отправляется на тот порт где находится необходимое оборудование, рисунок 5.

Рисунок 5 - Свитч

Существует 2 типа: управляемые и неуправляемые. Первые необходимы лишь в случаях когда необходимо управлять трафиком каждого конкретного пользователя подсети например интернет-провайдеры таким образом ограничивают потребляемый трафик пользователями, отключают за неуплату и т.п. Стоимость первых также значительно выше и при использовании требуется более высококвалифицированный персонал.

2.2.1 Функции и назначение отдельных аппаратных компонентов проектируемой системы

В таблице 2 представлены характеристики и назначение оборудования

Таблица 2 - Используемое оборудование и его назначение

Наименование	Назначение	Кол-во единиц
Сервер IBM 7382K3G	Устройство для организации и коллективной работы в сети	1 шт
Коммутатор HP V1910-48G JE009A	устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети	1 шт
Кабель "витая пара" EXPRESS UTP 5й категории	кабеля для передачи сигналов	500 м
Коннектор RJ-45 категория 5+	для соединения телекоммуникационного оборудования	100 шт
кабель-канал Legrand 40x16	Защищает проложенный кабель от внешних факторов	300 м
Розетка одноместная RJ-45 Krone категория 5+	розетки, для подключения кабеля проводных и беспроводных	50 шт
Источник бесперебойного питания APC Smart	предназначено для бесперебойного кратковременного снабжения электрической энергией компьютера и его компонентов с целью корректного завершения работы и сохранения данных в случае резкого падения или отсутствия входного питающего напряжения системы	1 шт
Сетевой принтер Epson L210	Позволяет распечатывать текстовые файлы и изображения всем компьютерам в сети	3 шт
Окончание таблицы 2
Модем D-Link DSL-2500U	устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения	1 шт

2.2.2 Расчет необходимого количества оборудования

Длина кабеля зависит от количества и месторасположения рабочих станций, сервера и прочего сетевого оборудования, так как от каждого сетевого устройства до коммутатора прокладывается отдельный кабель.

При расчете длины горизонтального кабеля учитываются следующие

очевидные положения. Каждая телекоммуникационная розетка связывается с коммутационным оборудованием в кроссовой этажа одним кабелем. В соответствии со стандартом ISO/IEC 11801 длина кабелей горизонтальной подсистемы не должна превышать 90 м. Кабели прокладываются по кабельным каналам. Принимаются во внимание также спуски, подъемы и повороты этих каналов.

Существует два метода вычисления количества кабеля для горизонтальной подсистемы:

- метод суммирования;

- эмпирический метод.

Метод суммирования заключается в подсчете длины трассы каждого горизонтального кабеля с последующим сложением этих длин. К полученному результату добавляется технологический запас величиной до 13%, а также запас для выполнения разделки в розетках и на кроссовых панелях. Достоинством рассматриваемого метода является высокая точность. Однако при отсутствии средств автоматизации и проектировании компьютерных сетей с большим

количеством портов такой подход оказывается чрезмерно трудоемким, что практически исключает, в частности, просчет нескольких вариантов организации кабельной системы. Он может быть рекомендован для использования только в случае проектирования сетей с небольшим количеством компьютеров.

Общий расчет кабеля методом суммирования вычисляется по формуле 1.

где n - количество компьютеров;

l - длина сегмента кабеля;

K s - коэффициент технологического запаса - 1,3 (13%), который учитывает особенности прокладки кабеля, всех спуски, подъемы, повороты, межэтажные сквозные проемы (при их наличии) и также запас для выполнения разделки кабеля.

Длина кабеля, необходимого для каждого помещения, равна сумме длин

сегментов всех узлов этого помещения, умноженного на коэффициент технологического запаса, например, если в помещении располагаются три узла сети, то расчёт кабеля производится следующим образом: [6].

Таким образом, производится расчёт количества кабеля для всех остальных помещений. Результаты сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчёт необходимого количества кабеля

№ п/п	Местоположение Компьютера	Длина кабеля, м	Итого
1	Этаж 1, комната 1, ПК 1 Этаж 1, комната 1, ПК 2 Этаж 1, комната 1, ПК 3	3 2.5 1	204.8
Продолжение таблицы 3
	Этаж 1, комната 1, ПК 4 Этаж 1, комната 1, ПК 5 Этаж 1, комната 1, ПК 6 Этаж 1, комната 1, ПК 7 Этаж 1, комната 2, ПК 1 Этаж 1, комната 2, ПК 2 Этаж 1, комната 2, ПК 3 Этаж 1, комната 2, ПК 4 Этаж 1, комната 2, ПК 5 Этаж 1, комната 2, ПК 6 Этаж 1, комната 2, ПК 7 Этаж 1, комната 2, ПК 8 Этаж 1, комната 2, ПК 9	5 6.4 9.4 10.5 13 10.6 14.3 15.8 16.8 14.8 13.8 12.3 8.3
2	Этаж 2, комната 1, ПК 1 Этаж 2, комната 1, ПК 2 Этаж 2, комната 1, ПК 3 Этаж 2, комната 1, ПК 4 Этаж 2, комната 2, ПК 1 Этаж 2, комната 2, ПК 2 Этаж 2, комната 2, ПК 3 Этаж 2, комната 2, ПК 4 Этаж 2, комната 2, ПК 5 Этаж 2, комната 2, ПК 6 Этаж 2, комната 2, ПК 7 Этаж 2, комната 2, ПК 8 Этаж 2, комната 2, ПК 9	2.5 1 5 6.4 13 10.6 14.3 15.8 16.8 14.8 13.8 12.3 8.3	181.9
3	Этаж 3, комната 1, ПК 1 Этаж 1, комната 1, ПК 2 Этаж 1, комната 1, ПК Этаж 1, комната 1, ПК 4 Этаж 1, комната 2, ПК 1 Этаж 1, комната 2, ПК 2 Этаж 1, комната 2, ПК 3 Этаж 1, комната 2, ПК 4 Этаж 1, комната 2, ПК 5 Этаж 1, комната 2, ПК 6 Этаж 1, комната 2, ПК 7 Этаж 1, комната 2, ПК 8 Этаж 1, комната 2, ПК 9	2.5 1 5 6.4 13 10.6 14.3 15.8 16.8 14.8 13.8 12.3 8.3	181.9
Итого 568.6

Длина кабеля, необходимого для всех помещений, рассчитывается по формуле

2.3 Разработка плана расположения оборудования и прокладки кабеля

Здание имеет 3 этажа, на которых организуется локальная вычислительная сеть, состоящая из 42 компьютеров, на каждом этаже имеются принтеры.

На втором этаже расположен коммутатор, с помощью которого происходит

подключение компьютеров в сеть. Рабочие станции расположены в комнатах вдоль

стен, на удобном расстоянии для сотрудников с соблюдением санитарных норм и правил (на одно рабочее место полагается 6 квадратных метров пространства, расстановка рабочих столов должна обеспечить расстояние между боковыми поверхностями монитора не менее 1,2м расстояние от стола до стены 500 - 600 мм). Кабель проходит на этаже по стене, закрыт кабель-каналом для защиты от внешних факторов, между этажей кабель также защищен кабель каналом.

На рисунке 6 представлен план расположения оборудования. Серверная располагается на втором этаже, в отдельной комнате, в которой будет установлен сервер, коммутатор. Это делается в основном исходя из целей безопасности и поддержания определенных климатических условий (поддержание определенной температуры, вентиляция). [5].

Рисунок 6 - Схема здания с расположенным в нем оборудованием

2.4 Выбор программного обеспечения

На имеющихся ПК уже была установлена ОС Windows 7. Также на них будут установлены пакет Microsoft Office, программа для автоматизации бухгалтерского учета Project Expert 7.5 и управленческого учетов: Складской учет 1.0.1, также программы Е1 Ефрат, Учет клиентов, Моя смета, антивирус Kaspersky.

Операционная система - это комплекс сопровождающих работу компьютера

взаимосвязанных программ, которые управляют его работой и обеспечивают запуск и выполнение всех процессов. Основная причина, делающая использование ОС необходимой, заключается в том, что для поддержания работоспособности ПК необходимо единовременно выполнять множество низкоуровневых операций, количество которых исчисляется сотнями и даже тысячами. На ПК установлена ОС Windows 7 т.к. ее легко усвоить, на ней высокая скорость работы, поддерживает большее количество устройств.

Для сервера был выбран Windows Server 2003 за счет расширенной поддержки кластеров обеспечивает повышенную доступность. Семейство продуктов Windows Server 2003 поддерживает кластеры серверов с количеством узлов до восьми штук. При отсутствии доступа к одному из узлов кластера вследствие сбоя или профилактических работ его функции немедленно передаются другому узлу. Обеспечивает масштабируемость за счет увеличения, благодаря симметричной многопроцессорной обработке (SMP), и расширения, благодаря кластеризации, масштабов. Никогда еще связь и работа в сети не были настолько важны для организаций, столкнувшихся с необходимостью работать на глобальном рынке. Сотрудникам необходимо всегда оставаться на связи, где бы они не были и с какого бы устройства они не выходили в сеть. Партнерам, поставщикам и другим участникам рынка, находящимся вне досягаемости локальной сети, необходимо эффективно обращаться к важным ресурсам. [12].

Во время работы пользователи заходят со своей учетной записи, имеют доступ к общим ресурсам, также предусмотрена персонализация учетных записей.

На сервере будут храниться документы, предназначенные для общего ресурса, учетные записи работников предприятия, база данных клиентов, также на сервере располагаются

- программы для диагностики (PassMark BurnInTest ProfessionalEdition, Memtest86+, 3DMark и другие программы для диагностики);

- сервисные программы (WordPad, блокнот, Paint, дефрагментация диска, проверка диска, брандмауэр и т.д.);

- программы по учетным записям (Useradd, Usermod, Userdel).

Управление сервера может включать в себя:

? обновление операционной системы;

? обновление приложений;

? мониторинг сервера;

? мониторинг сетевого протокола;

? мониторинг приложений;

? техническая поддержка;

? брандмауэр;

? обновление антивирусных баз;

? проверка безопасности;

? защита от DDoS атак;

? обнаружение вторжений;

? резервное копирование и восстановление;

? восстановление после сбоя;

? DNS хостинг;

? распределение нагрузки;

? администрирование баз данных;

? настройка производительности;

? установка программного обеспечения и настройка;

? управление пользователями;

? консультации программирования; [8].

2.5 Планирование информационной безопасности

Исследование и анализ многочисленных случаев воздействий на информацию и несанкционированного доступа к ней показывают, что их можно разделить на случайные и преднамеренные.

Для создания средств защиты информации необходимо определить природу угроз, формы и пути их возможного проявления и осуществления в автоматизированной системе. Для решения поставленной задачи все многообразие угроз и путей их воздействия приводится к простейшим видам и формам, которые были бы адекватны их множеству в автоматизированной системе.

Исследование опыта проектирования, изготовления, испытаний и эксплуатации автоматизированных систем говорят о том, что информация в процессе ввода, хранения, обработки и передачи подвергается различным случайным воздействиям.

Причинами таких воздействий могут быть:

- отказы и сбои аппаратуры;

- помехи на линии связи от воздействий внешней среды;

- ошибки человека как звена системы;

- системные и системотехнические ошибки разработчиков;

- структурные, алгоритмические и программные ошибки;

- аварийные ситуации;

- другие воздействия.

Преднамеренные угрозы связаны с действиями человека, причинами которых могут быть определенное недовольство своей жизненной ситуацией, сугубо материальный интерес или простое развлечение с самоутверждением своих способностей, как у хакеров, и т.д. Нет никаких сомнений, что в агентстве произойдут случайные или преднамеренные попытки взлома сети извне. В связи с этим обстоятельством требуется тщательно предусмотреть защитные мероприятия.

Для вычислительных систем характерны следующие штатные каналы доступа к информации:

-терминалы пользователей, самые доступные из которых это рабочие станции в компьютерных классах;

-терминал администратора системы;

-терминал оператора функционального контроля;

-средства отображения информации;

-средства загрузки программного обеспечения;

-средства документирования информации;

-носители информации;

-внешние каналы связи. [11].

2.6 Разработка диагностических и профилактических мероприятий по обслуживанию сети

Профилактические работы проводятся строго в соответствии с установленным графиком. График проведения профилактических работ на серверах на следующий месяц составляется администратором. Администратор ЛС обязан включить в график все периодические профилактические работы, независимо от необходимости их проведения. Профилактика целостности операционной системы, сетевого взаимодействия, проверка работы сервисов и служб проводятся в рабочем порядке, поскольку в подавляющем большинстве случаев не требуют перезагрузки серверов. Профилактика баз данных, проверки на наличие вирусов, обновлений системы и серверных приложений, проверка отказоустойчивости системы, профилактика работоспособности дисковой и файловой подсистем, остановки сервера для чистки и вентиляции проводятся в рабочее время с учетом времени минимальной загрузки серверов.

Профилактические работы на серверах, требующие длительного (более 1 часа) отключения и способные повлиять на рабочие процессы в организации, проводятся в выходные дни.

Процедуры для проведения профилактических работ:

? анализ журналов событий серверов: проводится ежедневно для выявления ошибок, связанных с функционированием базовых компонентов серверного аппаратно-программного комплекса;

? анализ отчетов системы безопасности: проводится ежедневно с целью выявления соответствия политик доступа к ресурсам локальной сети путем просмотра журналов системы безопасности серверов и программ, отвечающих за безопасность информационных потоков с оценкой соответствия доступа пользователей к ресурсам организации;

? проверка работоспособности почтовых служб и служб Интернет: проводится ежедневно с целью поддержания возможности получения пользователями оперативной информации из внешних источников;

? анализ возможностей доступа пользователей к сетевым ресурсам: проводится ежедневно с целью определения возможности совместного доступа к различным сетевым ресурсам и выполнения пользователями их должностных обязанностей;

? просмотр отчетов служебных программ: проводится с целью проверки работоспособности пользовательских приложений, установленных на сервере;

? проверка сетевого взаимодействия: производится еженедельно в начале рабочей недели и включает в себя краткий анализ журналов событий и графиков загрузки сети;

? анализ Интернет-трафика: проводится ежедневно с целью предотвращения нецелевого использования Интернет-ресурсов;

? проверка работы служб: проводится еженедельно на каждом из работающих серверов, находящихся в ЛС;

? проверка наличия обновлений операционной системы и серверных приложений: проводится еженедельно с целью поддержания работоспособности аппаратно-программного комплекса на должном уровне и сохранения безопасности использования внешних источников информации;

Перечень профилактических работ:

? анализ журналов событий серверов;

? анализ отчетов системы безопасности;

? анализ изменения состава групп безопасности в AD (Active Directory);

? выявление попыток несанкционированного доступа к ресурсам;

выявление попыток несанкционированного изменения уровня доступа к ресурсам;

? проверку работоспособности почтовых служб и служб Интернет;

? анализ Интернет-трафика;

? анализ возможностей доступа пользователей к сетевым ресурсам;

? просмотр отчетов служебных программ;

? проверку сетевого взаимодействия;

? проверку работы сервисов и служб;

? проверку наличия обновлений операционной системы и серверных приложений;

? профилактику баз данных;

? антивирусную профилактику сервера;

? проверку целостности операционной системы;

? принудительную проверку отказоустойчивости системы;

? профилактику дисковой и файловой подсистем на сервере;

? профилактическую остановку сервера (1 раз в 2 недели);

? составление отчета доступа к Интернет-ресурсам (1 раз в месяц);

? профилактические работы на объектах вычислительной техники.

Профилактические работы на РС:

? проверка обновления клиентских приложений (по необходимости);

? проверка времени последнего обновления антивирусных баз (1 раз в неделю);

? выявление попыток несанкционированной установки приложений пользователем (ежедневно);

? удаление временных и устаревших копий файлов (по необходимости);

? выполнение прочих работ, непосредственно связанных с работоспособностью объектов вычислительной техники (по необходимости). [7].

Диагностические работы

Условно, оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем

можно поделить на четыре основные группы: сетевые анализаторы, приборы для сертификации кабельных систем, кабельные сканеры и тестеры (мультиметры). Для выбора соответствующего оборудования нужно правильно представлять, для какой цели оно будет использоваться. [13].

Сетевой анализатор

Сетевые анализаторы (не следует путать их с анализаторами протоколов) - это эталонные измерительные инструменты для диагностики и сертификации кабелей и кабельных систем. Например, сетевые анализаторы компании Hewlett-Packard - HP 4195A и HP 8510C. Сетевые анализаторы содержат высокоточный частотный генератор и узкополосный приемник. Передавая сигналы различных частот в передающую пару и измеряя сигнал в приемной паре, можно измерить затухание и NEXT. Сетевые анализаторы - это прецизионные крупногабаритные и дорогие приборы, предназначенные для использования в лабораторных условиях специально обученным персоналом. Поэтому мы не будем подробно останавливаться на описании конкретных устройств, отсылая читателя к технической документации фирм-производителей, а рассмотрим портативные диагностические устройства, доступные практически каждому администратору ЛВС.

Тестеры (омметры) кабельных систем наиболее простые и дешевые приборы для диагностики кабеля. Они позволяют определить непрерывность кабеля, однако, в отличие от кабельных сканеров, не обозначают, где произошел сбой.

Кабельные сканеры приборы позволяют определить длину кабеля, затухание, импеданс, схему разводки, уровень электрических шумов и оценить полученные результаты. Существует достаточно много устройств данного класса, например, сканеры компаний Microtest Inc., Fluke Corp., Datacom Technologies Inc., Scope Communication Inc. В отличие от сетевых анализаторов сканеры могут быть использованы не только специалистами, но даже администраторами-новичками.

Для определения местоположения неисправности кабельной системы (обрыва, короткого замыкания и т.д.) используется метод “кабельного радара”, или Time Domain Reflectometry (TDR). Суть эго состоит в том, что сканер излучает в кабель короткий электрический импульс и измеряет время задержки до прихода отраженного сигнала. По полярности отраженного импульса определяется характер повреждения кабеля (короткое замыкание или обрыв). В правильно установленном и подключенном кабеле отраженный импульс отсутствует.

Наиболее известными производителями компактных (их размеры обычно не превышают размеры видеокассеты стандарта VHS) кабельных сканеров являются компании Microtest Inc., WaveTek Corp., Scope Communication Inc.

Рассмотрим подробнее технические возможности приборов для сертификации кабельных систем (так в более общем случае называют современные многофункциональные сканеры) на примере семейства моделей PentaScanner компании Microtest.

Модель кабельного сканера PentaScanner Cable Admin обеспечивает сертификацию кабельных систем категории 5 уровней точности I. Он предназначен для поиска неисправностей кабельной системы и представляет собой сравнительно дешевый и простой в использовании прибор, позволяющий быстро определить неисправность кабельной системы.

Кабельный сканер PentaScanner+ предназначен, главным образом, для специалистов компаний сетевых интеграторов или сотрудников отделов автоматизаций предприятий, которым необходимо устанавливать и сертифицировать кабельные системы категории 5. TSB-67 требует измерение с обоих концов линии. Используя PentaScanner+ совместно с двунаправленным инжектором - 2-Way Injector+, измерения NEXT можно производить с обоих концов линии одновременно. При использовании PentaScanner+ совместно со стандартным инжектором - Super Injector+, необходимо менять местами PentaScanner+ и Super Injector+ для проведения полной сертификации линии (рис. Кабельный сканер PentaScanner+ с двунаправленным инжектором - 2-Way Injector+).

PentaScanner+ проводит все необходимые тесты для сертификации кабельных сетей, включая определение NEXT, затухания, отношения сигнал-шум, импеданса, емкости и активного сопротивления [13].

PentaScanner+ содержит несколько частотных генераторов и узкополосных приемников, графический дисплей на жидких кристаллах и флэш-память для записи результатов тестирования и новых версий программного обеспечения. Как элемент питания PentaScanner использует аккумуляторные батареи, работающие без подзарядки до 10 часов. Прибор содержит разъемы для прямого присоединения к кабелю.

Для измерения перекрестных наводок между витыми парами (NEXT) источник сигналов - Super Injector+ (прибор поставляемый в комплекте с PentaScanner+) (подсоединяется к передающей паре и начинает передавать в нее сигналы различной частоты. Приемник сигналов подключается к приемной паре и измеряет сигнал, наведенный в ней, сравнивая его со стандартными величинами. Преимуществом узкополосного приемника в PentaScanner+ является измерение “чистого” NEXT, с отфильтровыванием всех наводок и электрического шума. Для измерения затухания PentaScanner+ использует Super Injector+ в качестве удаленного источника сигналов, генерирующего серию сигналов различной частоты. PentaScanner+ в этот момент измеряет амплитуду этих сигналов на другом конце кабеля.

И, наконец, последняя модель семейства PentaScanner - PentaScanner 350 - является сканером нового поколения, предназначенного для тестирования кабельных систем категории 5 на частоте до 350 МГц. Penta-Scanner 350 представляет собой наиболее прецизионный на сегодняшний день кабельный сканер, полностью соответствующий Уровню точности II стандарта TSB-67. В памяти сканера PentaScanner 350 могут сохраняться результаты до 500 различных тестов. Описанные нами устройства предназначены для тестирования кабельных систем на основе медного кабеля.

...