Основные требования к информационной системе образовательного учреждения (школы)

·           При большом количестве компьютеров в локальной сети установка и настройка IP-адресов отнимают много времени

Наряду с перечисленными неудобствами у статических адресов  есть одно немаловажное преимущество: постоянное соответствие IP-адреса определенному  компьютеру. Это позволяет эффективно применять политику IP-безопасности и контролировать работу пользователей  в сети. К примеру, можно запретить  определенному компьютеру выходить в Интернет или определить с какого компьютера выходили в Интернет и  т.п.

Если компьютеру не присвоен статический IP-адрес, то адрес назначается  автоматически. Такой адрес называется динамическим адресом, т. к. при каждом подключении компьютера к локальной сети адрес может меняться. К достоинствам динамических адресов можно отнести:

·           Централизованное управление базой IP-адресов

·           Надежная настройка, исключающая вероятность дублирования IP-адресов

·           Упрощение сетевого администрирования

Динамический IP-адрес назначается  специальной серверной службой DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), входящей в состав Windows Server 2003. В параметрах службы DHCP администратором сети прописывается IP-диапазон, адреса из которого, будут выдаваться другим компьютерам. Серверная служба DHCP, которая распространяет (сдает в аренду) IP-адреса называется DHCP-сервер. Компьютер, получающий (арендующий) IP-адрес из сети, называется DHCP-клиент.

Так как в своей работе мы используем Windows Server 2003 Standart, который поддерживает эту службу, то можно не приобретать ip-адрес.

DHCP может поддерживать  способ автоматического динамического  распределения адресов, а также  более простые способы ручного  и автоматического статического  назначения адресов. Протокол DHCP работает в соответствии с  моделью клиент-сервер. Во время  старта системы компьютер, являющийся DHCP-клиентом, посылает в сеть широковещательный  запрос на получение IP-адреса. DHCP – cepвер откликается и посылает сообщение-ответ, содержащее IP-адрес. Предполагается, что DHCP-клиент и DHCP-сервер находятся в одной IP-сети.

При динамическом распределении  адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту  на ограниченное время, называемое временем аренды (lease duration), что дает возможность впоследствии повторно использовать этот IP-адрес для назначения другому компьютеру. Основное преимущество DHCP – автоматизация рутинной работы администратора по конфигурированию стека TCP/IP на каждом компьютере. Иногда динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.

В ручной процедуре назначения статических адресов активное участие  принимает администратор, который  предоставляет DHCP – серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам  клиентов. DHCP-сервер, пользуясь этой информацией, всегда выдает определенному  клиенту назначенный администратором  адрес.

При автоматическом статическом  способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес  из пула наличных IP-адресов без вмешательства  оператора. Границы пула назначаемых  адресов задает администратор при  конфигурировании DHCP-сервера. Адрес  дается клиенту из пула в постоянное пользование, то есть с неограниченным сроком аренды. Между идентификатором  клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается  в момент первого назначения DHCP-сервером IP-адреса клиенту. При всех последующих  запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.

DHCP обеспечивает надежный  и простой способ конфигурации  сети TCP/IP, гарантируя отсутствие  дублирования адресов за счет  централизованного управления их  распределением. Администратор управляет  процессом назначения адресов  с помощью параметра «продолжительность  аренды», которая определяет, как  долго компьютер может использовать  назначенный IP-адрес, перед тем  как снова запросить его от DHCP-сервера в аренду.

 

2. Проектирование  структурной схемы вычислительной  сети

2.1 Логическая  организация сети

Логическая структуризация сети – это процесс разбиения  сети на сегменты с локализованным трафиком. Логическая структуризация сети в школе будет осуществляться с помощью коммутаторов.

Сеть будет разделена  на два логических сегмента:

1. Те компьютеры, которые  находятся в компьютерных классах,  будут относиться к одной подсети  и иметь одну рабочую группу  «Klass».

2. Те компьютеры, которые  будут на первом этаже и  в учительской, будут относиться  к другой подсети и иметь  другую рабочую группу «Shkola».

Созданием рабочих групп  занимается системный администратор.

Схема логической структуризации сети приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 2.1 Логическая организация  сети

2.2 Физическая  организация сети

Под физической организацией сети понимается конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля.

На рисунках 3.2, 3.3 приведены  планы второго и первого этажа  школы, где наглядно можно увидеть, как будет построена сеть, где  будут размещены компьютеры, коммутаторы, сервер и как они будут соединены.

Рисунок 2.2 План первого этажа  здания

Рисунок 2.3 План второго этажа  здания

 

3. Теоретико-расчетная  часть

3.1 Расчет длины  кабеля и кабель-канала

При расчете длины горизонтального  кабеля учитываются следующие очевидные  положения. Каждая телекоммуникационная розетка связывается с коммутационным оборудованием 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 10%, а также  запас для выполнения разделки в  розетках. Достоинством рассматриваемого метода является высокая точность. Однако при отсутствии средств автоматизации  и проектировании СКС с большим  количеством портов такой подход оказывается чрезмерно трудоемким.

В своей работе я решила воспользоваться эмпирическим методом. Его сущность заключается в применении для подсчета общей длины горизонтального  кабеля, затрачиваемого на реализацию конкретной кабельной системы, обобщенной эмпирической формулы.  
На основании сделанных предположений общая длина L кабельных трасс принимается равной:

 

Средняя длина кабельных  трасс, где Lmin и Lmax – соответственно длины кабельной трассы от точки размещения коммутатора до разъема самого близкого и самого далекого рабочего места.

Ks – коэффициент технологического запаса – 1.1 (10%);

X – запас для выполнения  разделки кабеля. Со стороны рабочего  места он принимается равным 30 см.

N – количество розеток  на этаже.

Рассчитываем длину кабеля, требуемое для каждого этажа:

Для первого этажа:

Lmin =9,2 м; Lmax =67,5 м.

Lcp = (9,2+67,5)/ 2= 38,35 м.

L = (1,1*38,35+0,3)*8 = 339,88 м.

Для второго этажа:

Lmin =4,5 м; Lmax =74,5 м.

Lcp = (4,5+74,5)/ 2= 39,5 м.

L = (1,1*39,5+0,3)*29 = 1268,75 м.

Для соединения коммутаторов с общим коммутатором:

Lк = 1,3 м;

Для соединения коммутатора  с сервером и сервера с модемом:

Lc = 3 м

Общая длина кабеля для  здания составляет:

L= 339,88 +1268,75+1,3+3 = 1612,93 м

Исходя из эмпирического  метода расчетов, я пришла к следующим  результатам: длина максимального  сегмента кабеля 74,5 метров, минимального – 4,5.

Примерная длина требуемого кабеля 1630 метров.

А также длина кабеля для  соединения первого и второго  этажа потребуется экранированной витой пары:

L1-2 = 8,7 м;

Глядя на эти цифры, делаем вывод, что для реализации проекта  потребуется витой пары UTP 1630 метров и FTP – 10 метров. Кабель учитывается  с небольшим запасом, который  потребуется при прокладке кабеля и в процессе эксплуатации.

Также нам потребуется  пластиковый настенный короб (кабель-канал) 75х20 мм (на расстоянии 40 см от пола). Длина пластикового короба горизонтальной разводки рассчитывается как сумма длин коридоров.

Итого для горизонтальной подсистемы необходимо:

– кабель UTP – 1630 м

– кабель FTP – 10 м.

– короб пластиковый 75х20 мм. – 130 м.

3.2 Расчет стоимости  разработки

Для расчета стоимости  разработки необходимо учесть стоимость  всего оборудования для прокладки  сети. Стоимость и количество приобретаемого оборудования приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Используемое оборудование

Наименование оборудования	Цена, тг	Кол-во	Общая стоим-ть, тг
Сервер HP 470064–709 ML150G5, Intel Xeon QC E5405–2.0GHz, 2Gb, 2x72Gb HP SAS, DVD-RW	199700	1 шт	199700
Microsoft Windows Server 2003 Standart, Russian Disk Kit MVL CD – сетевое программное обеспечение	5100	1 шт	5100
Модем D-Link DSL-2520U, ADSL/ADSL2/2+, Ethernet 10/100, USB	5500	1 шт	5500
Switch 8 port 10/100 Mb D-Link DES-1008D 8-Port N-Way Fast Ethernet Unmanaged Switch коммутатор	3500	2 шт	7000
Switch 24 ports D-Link DES-1024D, 10/100Base-TX, Ethernet Switch – коммутатор	19700	2 шт	39400
Сетевая карта D-Link DGE-530T 10/100/1000Mbits PCI	2300	32 шт	73600
Кабель FTP 5e cat экранированный	60	10 м	600
Кабель UTP 5E Cat	50	1630 м	81500
Разъем RJ-45 5-е кат	30	130 шт	3900
Розетка 1-port RJ-45 5 категории	500	37 шт	18500
Итого			429850

 

Заключение

В ходе выполнения данной практической работы была спроектирована локальная  вычислительная сеть для школы. В  процессе проектирования были учтены все требования, предъявляемые при  постановке задачи. Все оборудование выбиралось наиболее максимально доступное  и недорогое. Разработанная сеть пока находится в виде проекта, но возможно ее практическое внедрение. При  этом система будет исправно выполнять  все функции локальной вычислительной сети: связь компьютеров школы  для обмена информацией, совместного  использования сетевого оборудования, информационных ресурсов и устройств  хранения информации, а также осуществлять доступ к глобальной сети Интернет.

В результате были решены задачи, поставленные в начале работы. Был  проведено технико-экономическое  обоснование данной разработки, разработаны  возможные варианты конфигурации сети, спроектирована архитектура сети, произведен расчет длины кабеля и стоимости  данной разработки, оформлена пояснительная  записка согласно всем требованиям  стандартизации и нормоконтроля.

 

Список источников

1.   Олифер В.Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы. 2000 г. – Сп.б.: Питер

2.   Гук М. Аппаратные средства IBM PC – 2002 г.

3.   Бэрри Нанс. Компьютерные сети пер. с англ. – М.: БИНОМ, 1996.

4.   Глоссарий сетевых терминов http://www.bilim.com/koi8/library/glossary/

5.   Руководство по сетям Ethernet для начинающих – http://www.citforum.ru/win/nets/ethernet/starter.shtml.

6.   Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник / А.П. Пятибратов, Л.П. Гудынко, А.А. Кириченко: Под ред. А.П. Пятибратова – М.: Финансы и статистика, 1998. – 400 с.