Локальные сети

         Введение 

       Современная эпоха характеризуется  стремительным процессом  информатизации общества. Это сильней всего  проявляется в  росте пропускной способности и  гибкости информационных сетей. Полоса пропускания  в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается благодаря нескольким факторам. Во-первых, растет популярность приложений World Wide Web и количество электронных банков информации, которые становятся достоянием каждого человека. Падение цен на компьютеры приводит к росту числа домашних ПК, каждый из которых потенциально превращается в устройство, способное подключиться к сети Internet. Во-вторых, новые сетевые приложения становятся более требовательными в отношении полосы пропускания - входят в практику приложения Internet, ориентированные на мультимедиа и видеоконференцсвязь, когда одновременно открывается очень большое количество сессий передачи данных. Как результат, наблюдается резкий рост в потреблении ресурсов Internet –

по  оценкам средний  объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год.

       Локальная сеть представляет собой  коммуникационную систему, позволяющую обмениваться информацией, совместно  использовать прикладные программы, передавать

файлы между компьютерами, разделять доступ и совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, полотеры, диски, модемы, приводы, модемы.  Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети – являются элементами боле крупномасштабных сетей. Сегодня сети – это далеко не простые и легко обслуживаемые устройства. Они требуют защиты, наблюдения и обслуживания. Кроме того, сети часто выходя за рамки здания и становятся глобальными. Для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы-повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, а так же аппаратура передачи данных по длинным линиям – модемы. Таким образом, при построение конкретной ЛВС очень важно сделать правильный выбор, учитывая все исходящие условия , факторы. Необходимо найти компромиссные решения, скажем, между стоимостью и другими характеристиками. Все должно соответствовать условиям применения. Так, требования, выдвигаемые небольшими фирмами, значительно отличается от требований со стороны крупных организаций. Выбор типа сети зависит от многих факторов: размеров предприятия, необходимого уровня безопасности, объема сетевого трафика, потребностей сетевых пользователей, финансовых затрат. И даже, после построения вариантов соответствующих существующим требованиям необходимо сделать выбор между ними, дав объективную оценку по множеству критериев. 
Актуальность выбранной темы обусловлена следующими положениями. Применение сетевых технологий в домашней локальной сети. Прокладка и настройка ЛВС в данных квартирах позволит сократить время передачи внутренней документации, применять новые технологии

в общении, передачи файлов. Целью данной курсовой работы является разработка проекта домашней локальной  сети

       Объект  исследования – 3 квартиры 
          Предмет исследования – проект домашней локальной сети с выходом в интернет

       1. Анализ технического задания 

       1.1 Обзор аппаратного обеспечения серверов и рабочих станций

       Аппара́тное обеспе́чение включает в себя все физические части компьютера (ЭВМ), но не включает информацию (данные), которые он хранит и обрабатывает, и программное обеспечение, которое им управляет.

       Типовой персональный компьютер состоит из корпуса и следующих частей: материнская плата, на которой установлен центральный процессор (CPU), оперативная память и другие части, а также слоты расширения, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и кэш (обычно входит в состав CPU), Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), шины — PCI, PCI-E, USB, FireWire, AGP (устарела), ISA (устарела), EISA (устарела), блок питания, контроллеры устройств хранения — IDE, SCSI, SATA, SAS или других типов, находящиеся непосредственно на материнской плате (встроенные) либо на платах расширения. К контроллерам подключены жёсткий диск (винчестер), привод гибких дисков, CD-ROM и другие устройства, накопители на сменных носителях (приводы оптических дисков, привод гибких дисков, стример), устройства хранения информации : жёсткие диски (винчестер) (иногда с возможностью объединения в RAID-массив), видеоконтроллер (встроенный или в виде платы расширения ), передающий сигнал на монитор, звуковой контроллер, сетевой интерфейс, кроме того, в аппаратное обеспечение также входят внешние компоненты — периферийные устройства: устройства ввода (клавиатура, мышь, трекбол или тачпад, джойстик, сканер), устройства вывода(  монитор, колонки/наушники, печатающие устройства, принтеры, пллотер), модем — для связи по телефонной линии.

       Для домашней сети нужны  мощные рабочие станции, с высокой производительностью.

       Процессоры

       Рисунок 1 - AMD Opteron (Socket 940), Intel Xeon Dempsey и Xeon Woodcrest (Socket 771): популярные серверные двуядерные процессоры. 

       Процессоры  Athlon, Celeron, Core 2 и Sempron, которые являются настольными процессорами для домашних и  офисных компьютеров. Но у AMD и Intel есть продукты, нацеленные на профессиональных клиентов: AMD Opteron, Intel Xeon и Itanium. Opteron построен на архитектуре AMD64, как и процессоры Athlon 64 и Sempron, а Xeon - на архитектуре Core 2 или Pentium NetBurst, в зависимости от модели. Профессиональные процессоры обычно обладают большим числом интерфейсов - несколько каналов HyperTransport у Opteron, две независимые шины FSB (по одной на процессор) в мире Intel - и более богатым набором функций, которые часто требуются для серверных приложений и ПО для рабочих станций.

       Память

       Рисунок 2 – Оперативная память 

       Серверная память работает по такому же принципу, что и обычная  память для потребительских  ПК. Современным стандартом является память DDR2 (Double Data Rate SDRAM второго поколения). DDR2 работает с большим  числом буферов предварительной выборки (4 вместо 2), поэтому частоту интерфейса можно увеличить вдвое по сравнению с DDR1. Если сравнивать с потребительской памятью, то профессиональная память отличается двумя разными механизмами, призванными сохранить целостность данных. Регистровая память содержит небольшой чип, так называемый "регистр", который отвечает за обновление сигнала. Если память обычного ПК не может состоять больше, чем из четырёх (или иногда шести) DIMM – сигналы

         проходят через  все модули памяти  и затухают, то  регистровая память с лёгкостью позволяет устанавливать восемь модулей. Кроме регистра, память DDR2 содержит терминацию на кристалле, которая предотвращает отражение сигнала. Второй механизм - код коррекции ошибок ECC. Вместо хранения стандартных 64 битов на канал DIMM с ECC добавляют ещё один чип памяти, который может хранить ещё 8 битов, позволяющих восстанавливать данные. Поэтому однобитовые ошибки можно будет исправлять "на лету". Все процессоры AMD Opteron для Socket 940 требуют регистровую память DDR333/DDR400, в то время как поколение Socket F (Socket 1207) требует регистровую память DDR2-667.

       Материнские платы

       Рисунок 3  - Материнская  плата 

       В качестве примера  я взял серверную  материнскую плату Asus P5MT (она  применяется в  серверах начального уровня, поскольку  позволяет использовать обычные процессоры, а не более дорогие серверные). Серверные материнские платы не поддерживают разгон и обычно оснащены большим количеством интерфейсов, а также слотами расширения с большой пропускной способностью. Шина PCI-X на 133 МГц продолжает являться доминирующим интерфейсом для карт расширения. Она построена на параллельной шине PCI, которая сегодня есть практически в любом ПК. PCI-X имеет ширину 64 бита, в то время как в шина PCI в вашем компьютере 32-битная. PCI-X 133 поддерживает пропускную способность до 533 Мбайт/с. Впрочем, следует помнить, что пропускная способность контроллера PCI-X распределяется между всеми подключёнными устройствами. Интерфейс PCI Express (PCIe) более современный. PCI Express - последовательный интерфейс, использующий несколько линий для подключения устройства к контроллеру.

       Профессиональные  карты расширения используют слоты PCIe x4 (четыре линии), но есть

  и карты/слоты  x1, x8 и x16 PCIe. PCIe x16 обычно  используется для  высокопроизводительных  видеокарт, графические рабочие станции несут два полноценных слота PCIe x16 для двух видеокарт. Материнские платы для серверов и рабочих станций обычно содержат встроенный сетевой контроллер. Он может строиться на тех же компонентах, что встречаются в материнских платах потребительского уровня, но обычно здесь встраиваются более мощные чипы, обеспечивающие, например, аппаратную поддержку вычислений TCP/IP или другие функции, чтобы увеличить производительность. Данная плата оснащена четырьмя слотами памяти DDR2, одним разъёмом Socket 775 для установки процессора Pentium 4 или Core 2, одним 32-битным слотом PCI, одним слотом PCI Express x16 для видеокарты или мощного контроллера накопителей, а также двумя слотами PCI-X 133. Два гигабитных Ethernet-контроллера Broadcom отвечают за сетевые возможности. На материнскую плату установлен графический процессор ATi. Он, конечно, устарел, но его достаточно для отображения рабочего стола или командной строки, что и требуется для серверных ОС. Все остальные интерфейсы и компоненты встречаются и на потребительском "железе": южный мост, контроллеры UltraATA/100 или Serial ATA, стабилизаторы напряжения и т.д. Существенная разница, опять же, заключается в процессе валидации, во время которого производители проверяют работу своих продуктов с другими и публикуют списки совместимости.

       Рисунок 4  - Разъемы на материнской плате 

       Графика . Все серверные материнские платы оснащаются очень простым графическим процессором с небольшим количеством выделенной памяти - здесь решения, забирающие память из оперативной, не популярны. Преемником RageXL сегодня можно считать графический процессор ATi ES1000, который изначально работал на потребительском рынке, но затем появился и в серверах из-за совершенствования аппаратной части и драйверов. Администраторам даже не нужно задумываться об установке специальной или обновлённой версии драйвера: драйвер поставляется вместе с ОС и сертифицирован. Рабочим станциям, с другой стороны, требуется более мощная аппаратная начинка. ATi на этот рынок позиционирует графические ускорители FireGL, построенные на линейке Radeon X1000. nVidia предлагает линейку Quadro FX, очень близкую

       к семейству GeForce 7000. Различие между потребительскими и профессиональными  чипами может быть небольшим, например, в оптимизации  драйверов. Профессиональные видеокарты обеспечивают великолепную производительность в специализированных приложениях, но и стоят они намного дороже.

       Рисунок 5  - Видеокарта 
 

                                                Рисунок 6 – Жесткий диск 

       Жёсткие диски - ещё один интересный аспект касательно серверов и рабочих станций. Несколько лет назад серверные жёсткие диски использовали интерфейс Small Computer System Interface (SCSI) и скорость вращения шпинделя 10 000 или 15 000 об/мин, которые ощутимо

       обгоняли  настольные накопители со скоростью 7 200 об/мин. Серверные жёсткие диски по-прежнему быстрее, хотя разница уже не так велика. Рынок профессиональных жёстких дисков разделён на три сегмента. В первом сегменте повышенной ёмкости используются обычные 3,5" жёсткие диски Serial ATA, валидированные на работу в режиме 24/7. Производительный сегмент пытается максимально увеличить плотность хранения данных, поэтому мы наблюдаем появление всё большего количества 2,5" высокопроизводительных жёстких дисков на 10 000 об/мин с интерфейсом Serial Attached SCSI (SAS). Высокопроизводительный сегмент опирается на жёсткие диски SCSI или SAS со скоростью вращения 15 000 об/мин. Жёсткие диски для серверов и рабочих станций обычно требуют активного охлаждения, поскольку они оптимизированы для максимальной надёжности и производительности. Все профессиональные жёсткие диски поставляются с пятилетней гарантией.