Разработка проекта локальной компьютерной сети для кафедры АиУ ЧГУ

минобрнауки россии государственное образовательное  учреждение высшего профессионального образования "череповецкий государственный  университет"

 

Институт  информационных технологий

 

Кафедра Автоматизации и 

управления 

 

 

Курсовая  работа

По дисциплине: Сети ЭВМ и средства коммуникаций

на тему: «Разработка проекта локальной компьютерной сети для кафедры АиУ ЧГУ»

 

 

 

Выполнила:  студентка группы   1 УК-31

Петрова Анна Николаевна

Научный руководитель: Доцент,

кандидат технических наук

кафедра Автоматизации  и управления

Щегряев Николай Александрович

Оценка:__________________  

Дата сдачи:_______________ 

 

 

Череповец, 2013 г.

Введение 3

1. Теоретическая часть 5

1.1 Стандарт передачи данных в ЛВС. 5

1.2 Типы ЛВС и их топологии. 6

1.3 Определения рабочих станций, сервера, коммутационного оборудования сети. 9

1.4 Кабели, использующиеся в ЛВС. 12

1.5 Операционные системы. 13

2.Практическая часть. 15

2.1. Характеристики сети 15

2.2. Определение размеров и структуры сети. 15

2.3  Структурная схема ЛВС (чертёж  размещения оборудования по помещениям кафедры). 21

2.4  Кабель ЛВС и расчёты  длин кабеля ЛВС. 22

2.5  Спецификация материалов для внутренней прокладки кабеля. 23

2.6  Операционная система для ЛВС. 24

2.7  Оценка экономического эффекта от внедрения ЛВС кафедры. 25

Заключение 26

Список литературы 27

Приложения 28

 

Введение

 

Компьютерная  сеть – это совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных. В зависимости от расстояния между компьютерами различают следующие вычислительные сети:

• локальные вычислительные сети - LAN;
• территориальные вычислительные сети, к которым относятся региональные MAN и глобальные WAN сети;
• корпоративные сети.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это система распределенной обработки данных, где ПК и коммуникационное оборудование находится на небольшом расстоянии друг от друга (диаметром до 10 км).

ЛВС обычно предназначена  для сбора, хранения, передачи, обработки  и предоставления пользователям  распределенной информации в пределах подразделения или фирмы, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов – аппаратных, информационных, программных.

Кроме того, ЛВС, как правило, имеет выход  в Интернет. Локальные вычислительные сети управления систем связи и телекоммуникаций на сегодняшний день довольно актуальны. Объединение устройств в сеть позволяет экономно использовать ресурсы. Совместное использование технических средств позволяет повысить эффективность владения периферийными устройствами - хранилищами данных, принтерами, сканерами, факсами, модемами. Управление данными в сети предоставляет возможность совместного доступа и использования едиными базами данных множеством пользователей ЛВС. Разделение ресурсов процессора позволяет использовать вычислительные мощности выделенных компьютеров для обработки данных. Эффективное использование средств совместной работы и коммуникаций, таких как электронная почта, электронный документооборот, веб - технологии и Интернет.

Цель  данной курсовой работы: разработка проекта  локальной вычислительной сети для кафедры АиУ ЧГУ, способной повысить качество обучения студентов.

Для достижения поставленной цели требуется  решить следующие задачи:

1. Выбрать стандарт передачи данных в ЛВС.
2. Выбрать тип ЛВС и обосновать её топологию.
3. Определить состав элементов сети (аппаратная конфигурация рабочих станций и сервера, коммутационное оборудование сети). Разработать спецификацию на оборудование ЛВС.
4. Разработать структурную схему ЛВС (чертёж  размещения оборудования по помещениям кафедры).
5. Выбрать и провести расчёты  длин кабеля ЛВС.
6. Составить спецификацию материалов для внутренней прокладки кабеля.
7. Выбрать операционную систему для ЛВС.
8. Провести оценку экономического эффекта от внедрения ЛВС кафедры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

1.1 Стандарт передачи данных в ЛВС.

 

Ethernet - стандарт для построения ЛВС со скоростью передачи данных 10, 100 или 1000 Мбит/.

На  сегодняшний день Ethernet является самым распространенным стандартом локальных сетей. В зависимости от типа физической среды передачи данных стандарт Ethernet имеет множество различных модификаций. Первые версии использовали шинную топологию и работали по коаксиальному кабелю (50 Ом) - 10Base5 (до 500 м) и 10Base-2 (до 185 м). Все последующие версии сети Ethernet имеют топологию звезды и работают по витым парам (100 Ом) или оптическим волокнам. Версии 10Base-T (10 Мбит/с) и 100Base-T4 используют кабели категории 3 (2 и 4 пары, соответственно), версия 100BASE-TX (100Мбит/с) использует две пары категории 5. В настоящее время все большую применимость находит сеть 1000Base-T (1 Гбит/с), которая использует четыре пары улучшенной категории 5, 6 и выше.

Виды  Ethernet:

1. 10 Мбит/с Ethernet.
2. Быстрый Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с).
3. Гигабитный Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с).
4. 10-гигабитный Ethernet (Ethernet 10G, 10 Гбит/с).
5. 40-гигабитный и 100-гигабитный Ethernet. тогда как в Token Ring маркер генерируется только после возвращения к рабочей станции посланного ей сообщения

FDDI — оптоволоконный интерфейс разделяемых данных. В нем используется схема передачи маркера, который посылается сразу же за передачей пакета в сеть. Маркер — это короткое сообщение, являющееся признаком незанятости сети. Кроме того, FDDI использует два независимых кольца с противоположной ориентацией для передачи данных (одно из них является резервным). Время обладания маркера ограничено. В качестве физической среды в FDDI может использоваться только оптоволоконный кабель. Максимальная скорость передачи данных по сети FDDI равна 100 Мбит/с. Оборудование для сетей FDDI в основном производят фирмы DEC, Cisco, 3COM.

Arcnet Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token -Ring. Arcnet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно передается от одного компьютера к другому.

Если  станция желает передать сообщение  другой станции, она должна дождаться  маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами отправителя  и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения, сообщение  будет "отцеплено" от маркера и  передано станции.

Token Ring. Рассчитан на кольцевую топологию сети.

Этот  метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям. Скорость передачи данных сетей Token Ring достигает 16 Мбит/с.

1.2 Типы ЛВС и их топологии.

 

Локальные сети можно классифицировать по:

• уровню управления;
• ЛВС рабочих групп, которые состоят из нескольких ПК, работающих под одной операционной системой. В такой ЛВС, как правило, имеется несколько выделенных серверов: файл-сервер, сервер печати;
• ЛВС структурных подразделений. Данные ЛВС содержат несколько десятков ПК и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных;
• ЛВС предприятий. Эти ЛВС могут содержать свыше 100 компьютеров и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных, почтовый сервер и другие серверы.
• назначению;
• Вычислительные сети, предназначенные для расчетных работ.
• Информационно-вычислительные сети: предназначены  для ведения расчетных работ и для предоставления информационных ресурсов.
• Информационно-советующие, которые на основе обработки данных вырабатывают информацию для поддержки принятия решений.
• Информационно-управляющие сети: предназначены для управления объектов на основе обработки информации.
• однородности;
• Однородные сети, которые содержат однотипные компьютеры и системное программное обеспечение. 
• Неоднородные сети, которые содержат разнотипные компьютеры и системное программное. 
• административным отношениям между компьютерами;
• ЛВС с централизованным управлением (с выделенными серверами).
• ЛВС без централизованного управления (децентрализованные) или одноранговые (одноуровневые) сети.
• архитектуре.
• Ethernet;
• Arcnet;
• Token ring;
• FDDI.

Также ЛВС различают по скорости передачи данных.

• с не большой пропускной способностью (единицы мегабит за секунду);
• со средней пропускной способностью (десятки мегабит за секунду);
• с высокой пропускной способностью (сотни мегабит за секунду).

Типы  ЛВС могут быть различными в различных ситуациях. Но при этом, все типы ЛВС имеют общие свойства и характеристики, которые являются неотъемлемыми составляющими сети. Таким образом, ЛВС сети состоят из ряда составляющих, которые характеризуют ту или иную сетевую направленность.

• Различают типы ЛВС:
• без выделенных серверов, так называемые одноранговые;
• на основе выделенного сервера или нескольких выделенных серверов.

  В одноранговых сетях нет выделенного сервера, все компьютеры равноправны и могут работать, как сервер, и как клиент. Каждый пользователь сам определяет, какая информация на их компьютере может стать достоянием других пользователей. Типы ЛВС без выделенных серверов требуют более дорогих и мощных компьютеров, но они дешевле, чем сети с выделенным сервером. Кабельная система, объединяющая компьютеры достаточно проста. Недостатком является низкая защищенность от несанкционированного вторжения. Количество пользователей может быть не более шестнадцати.

  Типы ЛВС на основе выделенного сервера дают возможность доступа к ресурсам этого сервера всем пользователям сети. Главным аргументом в пользу ЛВС на основе выделенного сервера является защита данных. Такие типы ЛВС могут поддерживать тысячи пользователей. Достоинствами ЛВС на основе сервера являются надежность и возможность управления доступом. Недостатком можно считать необходимость в администраторе.

• По топологии (принцип построения (“конфигурация” или “схема”) сетевых соединений) ЛВС делятся на:
• Шина (Bus) - топология сети, все станции которой подсоединены к одному кабелю. Каждая станция принимает сигналы, переданные любой другой станцией, распознает предназначенные ей пакеты и имеет возможность проигнорировать к ней не относящиеся.
• Кольцо (Ring) - топология сети, все станции которой соединены только с двумя соседними. Все данные в этой сети передаются от одной станции к другой в одном направлении. Каждая станция работает как повторитель. Время отклика в кольце зависит от числа подключенных к нему станций — чем их больше, тем длительнее задержка передаваемых данных. Недостатком является и тот факт, что в случае выхода из строя одной из станций кольцо “разрывается”. Однако большинство сетей, основанных на этой топологии, имеют средства автоматического восстановления работоспособности после отказа узла.
• Звезда (Star (network) - топология сети, в которой соединения между станциями или узлами сети устанавливаются через концентратор.
• Дерево (Tree) - топология сети с более чем двумя оконечными и по крайней мере двумя промежуточными узлами (концентраторами). В такой сети между любыми двумя узлами существует только один путь.

1.3 Определения рабочих станций, сервера, коммутационного оборудования сети.

 

Рабочая станция — персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Сервер - является ядром локальной сети. Этот компьютер (обычно высокопроизводительный компьютер) запускает операционную систему и управляет потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства, такие, как принтеры, - все подсоединяются к файл-серверу компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети.

Сетевой адаптер (карта) - это устройство двунаправленного обмена данными между ПК и средой передачи данных вычислительной сети. Кроме организации обмена данными между ПК и вычислительной сетью, сетевой адаптер выполняет буферизацию (временное хранение данных) и функцию сопряжения компьютера с сетевым кабелем.

В качестве промежуточного коммуникационного  оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways).

Промежуточное коммуникационное оборудования вычислительных сетей используется для усиления и преобразования сигналов, для объединения  ПК в физические сегменты, для разделения вычислительных сетей на подсети  с целью увеличения производительности сети, а также для объединения  подсетей и сетей в единую вычислительную сеть.

Повторители – это аппаратные устройства, предназначенные для восстановления и усиления сигналов в вычислительных сетях с целью увеличения их длины.

Трансиверы  или приемопередатчики – это аппаратные устройства, служащие для двунаправленной передачи между адаптером и сетевым кабелем или двумя сегментами кабеля. Основной функцией трансивера является усиление сигналов.

Концентраторы – это аппаратные устройства множественного доступа, которые объединяют в одной точке отдельные физические отрезки кабеля, образуют общую среду передачи данных или физические сегменты сети.

Коммутаторы в отличие от концентраторов предназначены для объединения в сеть многих узлов или подсетей с возможностью создания одновременно многих соединений. Они называются также переключателями (свитчами - switches). Коммутаторы используются также для связи нескольких ЛВС с территориальной сетью. Один коммутатор может объединять несколько как однотипных, так и разнотипных ЛВС.