Разработка проекта локальной компьютерной сети для кафедры АиУ ЧГУ

Использование коммутаторов вместо маршрутизаторов (там, где это возможно) позволяет  существенно повысить пропускную способность  сети. Коммутатор работает с локальными МАС-адресами, в нем имеется таблица соответствия МАС-адресов и портов. Кроме того, между разными портами коммутатора образуется несколько соединений, по которым пакеты могут передаваться одновременно. В то же время маршрутизатор оперирует IP-адресами и таблицами маршрутизации и выполняет сложные алгоритмы маршрутизации. Обычно коммутатор имеет системную плату, ряд портов, группируемых в сегменты, систему коммутации портов и функциональные модули. Каждый сегмент ориентирован на ЛВС одного типа.

Мосты – это программно – аппаратные устройства, которые обеспечивают соединение нескольких локальных сетей между собой или несколько частей одной и той же сети, работающих с разными протоколами. Мосты предназначены для логической структуризации сети или для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия.

Маршрутизатор (router)- блок взаимодействия, служащий для выбора маршрута передачи данных. С помощью маршрутизаторов могут согласовываться не только канальные протоколы, как это имеет место при применении мостов, но и сетевые протоколы. Маршрутизаторы содержат таблицы и протоколы маршрутизации в отличие от других узлов (узлы, имеющие адреса и, следовательно, доступные по сети, называют хостами), которые могут содержать лишь локальные таблицы соответствия IP-адресов физическим адресам сетевых контроллеров в локальной сети.

Шлюз (gateway - межсетевой преобразователь)- блок взаимодействия, служащий для соединения информационных сетей различной архитектуры и с неодинаковыми протоколами. В шлюзах предусматривается согласование протоколов всех семи уровней ЭМВОС. Часто под шлюзом понимают сервер, имеющий единственный внешний канал передачи данных. Шлюзы полностью преобразовывают весь поток данных, включая коды, форматы, методы управления и т.д.

1.4 Кабели, использующиеся в ЛВС.

 

В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются  три вида кабелей:

• коаксиальный (двух типов):
• тонкий коаксиальный кабель (гибкий кабель диаметром около 0,5 см, прост в применении и годится практически для любого типа сети, подключается непосредственно к платам сетевого адаптера компьютеров);
• толстый коаксиальный кабель (относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см,  чем толще жила у кабеля, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал).
• витая пара (двух основных типов):
• неэкранированная витая пара (без защитного экрана);
• экранированная витая пара (содержится в металлической обертке-экране для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных препятствий и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга).
• волоконно-оптический кабель (двух типов):
• многомодовый кабель (может передавать несколько мод с различными длинами волн или фазами);
• одномодовый кабель (передает световую энергию одной моды).

1.5 Операционные системы.

 

Операционная  система — комплекс программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, организующий работу с файлами и выполнение прикладных программ, осуществляющий ввод и вывод данных.

Основные  сетевые операционные системы

ОС Unix.

UNIX представляет  собой очень мощную, гибкую и  динамичную операционную систему,  которая в состоянии обрабатывать  практически любую предложенную  пользователем задачу. Обладает  широким набором предлагаемых  средств, с помощью которых  можно решить большинство проблем,  возникающих при работе с информационными  технологиями. К преимуществам UNIX относятся мощность работы, стабильность  и надежность, полная автоматизация,  а также поддержка множества  языков программирования. Эта операционная система предлагает оптимальные решения для работы с Internet, базам данным и т.п. Поскольку система UNIX создавалась специально для обработки больших массивов данных и полной интеграции с сетевой средой, она почти всегда превосходит по быстродействию любую другую комбинацию аппаратного и программного обеспечения. Linux представляет собой версию UNIX, адаптированную для процессоров Intel.

ОС NetWare фирмы Novell

NetWare - сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. NetWare является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX.

Сетевые ОС фирмы Microsoft

Windows – семейство операционных систем корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении.

Виды Windows: Windows XP, Windows 7,  Windows Vista, Windows 8, Windows NT, Windows Server 2012, Windows Server 2008, Windows Server 2003, Windows 98 и другие.

Сетевая ОС Windows NT

Первоначально Windows NT существовала в двух версиях: Windows NT Advanced Server устанавливалась на серверах сети NT, a Windows NT Workstation представляла собой мощную настольную операционную систему с функциональными возможностями. Следующая версия Windows NT, предназначенная для использования на серверах, была переименована в Windows NT Server. Высокая производительность и улучшенная поддержка приложений сделали ее одной из самых популярных операционных систем.

Семейство программных продуктов Microsoft Windows Server 2008

Windows Server 2008 — это операционная система нового поколения. В основу Windows Server 2008 положена операционная система Windows Server 2003. Она предназначена для обеспечения пользователей наиболее производительной платформой, позволяющей расширить функциональность приложений, сетей и веб-служб, от рабочих групп до центров данных.

2.Практическая  часть.

 

Можно выделить следующие цели проектирования сети:

1.Обеспечение доступности информации;

2.Централизованное хранение информации в базах данных;

3.Архивирование и резервное копирование информации;

4.Обеспечение информационной безопасности в рамках сети;

5.Взаимодействие локальной сети с глобальной сетью Internet.

2.1. Характеристики  сети

 

Для достижения поставленных целей необходимы характеристики:

- Наличие доступа в  Internet;

- Высокая пропускная способность  (100 – 1000 Мбит/с);

- Высокая производительность  сервера;

- Средняя производительность  автоматизированное рабочее место (АРМ) отдела разработки и тестирования;

- Высокая отказоустойчивость  всех компонентов сети;

- Возможность расширения.

2.2. Определение  размеров и структуры сети.

 

В соответствии с целью, очевидно, что проектируемая сеть имеет малый размер, так как охватывает площадь, ограниченную одним этажом здания. При проектировании структуры сети необходимо учитывать возможность ее расширения. Анализ возможностей роста рабочих мест дает возможность предположить, что данная сеть может быть увеличена за счет добавления нового сегмента, располагающегося на другом этаже или в других аудиториях.

  Сеть организована с использованием  топологии «Звезда». При топологии  "звезда" все компьютеры с  помощью сегментов кабеля подключаются  к центральному компоненту, именуемому  концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются непринятыми и отправителям будет нужно ждать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.

Всю сеть условно можно подразделить на три подсети. Каждая подсеть в свою очередь может состоять из нескольких сегментов. Первая подсеть сети – это группа 320 аудитории. Она состоит из 15 рабочих станций. Все хосты этой подсети объединены коммутатором, который соединен с маршрутизатором сети. Вторая подсеть – это группа 327а аудитории. Она состоит из 10 рабочих станций. Структура этой подсети аналогична предыдущей. Третья подсеть включает в себя сервер- 1 рабочее место. Такая структура сети легко может быть расширена. Для этого достаточно подключить новую подсеть к маршрутизатору и настроить сетевые адреса для нее.

После разработки структуры сети необходимо выбрать тип кабельной системы, используемой в сети. Сеть строится на основе стандарта 100BASE-TX. Стандарт 100BASE-TX определяет сегмент Ethernet на основе неэкранированных витых пар (UTP) категории 3 и выше с топологией пассивная звезда (Twisted-Pair Ethernet). Данный тип сегмента Ethernet имеет все преимущества и недостатки пассивной звезды. Суммарное количество кабеля, необходимого для объединения такого же количества компьютеров, оказывается гораздо больше, чем в случае шины. С другой стороны, обрыв кабеля не приводит к отказу всей сети, монтаж, а также диагностика неисправности сети проще. В сегменте 100BASE-TX передача сигналов осуществляется по двум витым парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону (одна пара – передающая, другая – принимающая). Кабелем, содержащим такие двойные витые пары, каждый из абонентов сети присоединяется к концентратору (хабу). Концентратор производит смешение сигналов от абонентов для реализации метода доступа CSMA/CD, то есть в данном случае реализуется топология пассивная звезда. Так как характеристики сети удовлетворяют требованиям для использования витой пары в качестве сетевой среды, то выбран был кабель UTP категории 5Е 24AWG. Кабели имеют стандартные разъемы RJ-45.

 

  Выбор сетевого оборудования

Одной из наиболее ответственных задач  при проектировании сети является выбор  сетевого оборудования, так как при  этом необходимо обеспечить необходимые  характеристики сети и избежать лишних материальных затрат. (Сервер располагается на кафедре)

Самым дорогим компонентом сети является сервер. Сервер должен выполнять несколько  функций:

- Обеспечивать резервное копирование данных;

- Поддерживать СУБД для хранения эталонов программ;

- Обработка действий с файлами, находящимися на его носителях;

- Выполнять функцию маршрутизации данных в сети.

Исходя  из вышеописанных функций сервера, была подобрана следующая конфигурация: 

Hyperion RS110

Платформа:	ETegro Hyperion RS110
Процессор:	AMD Opteron 165 1.8G dual core
Оперативная память:	2 x DDR 1Gb PC3200 ECC + Registered
Жесткие диски:	1 x HDD 500 GB SATA 7200 rpm, 16MB
ОС:	Microsoft Windows NT Server 4.0

Вторым  по стоимости компонентом проектируемой  сети являются рабочие станции. Для успешного обучения студентов, производительность АРМ должна быть достаточно высокой. Как отмечалось выше, сервер, через который происходит взаимодействие локальной сети с сетью Internet, по архитектуре аналогичен с рабочими станциями студентов. Исходя из данных соображений, были выбраны следующие компоненты, для АРМ:

AMD Athlon™ 64 3200+ Socket-939

Socket-939: nVidia nForce-4 Ultra

2 x DIMM 512MB DDR SDRAM PC3200

FDD 3.5"

Card Reader all-in-1

SATA 80.0GB 7200rpm 8MB

DVD+-R/RW&CD-RW IDE

256Mb PCI-E GeForce 7300GT

Корпус AOpen QF50C

Нам потребуется 25 компьютеров на 2 аудитории.

 

После выбора составляющих хостов сети необходимо выбрать непосредственно сетевое  оборудование.

 

Коммутатор.

Коммутатор (управляемый) D-Link DES-3226S 24-ports 10/100 Mbps DES-3226S - это высокопроизводительный управляемый коммутатор уровня 2, представляющий собой идеальное решение для небольших рабочих групп. Коммутатор имеет 24 порта 10/100Мбит/с Fast Ethernet и дополнительно может быть укомплектован модулями 100BaseFX или Gigabit Ethernet, необходимыми для подключения высокоскоростного оборудования и обеспечивающими дополнительную гибкость коммутатору. DES-3226S имеет 24 порта 10/100 Мбит/с, поддерживающие автоопределение скорости и режима передачи данных. Дополнительные модули с 2-мя оптическими портами Fast Ethernet, а также оптическими или медными портами Gigabit Ethernet устанавливается в свободный слот, находящийся на передней панели коммутатора. Высокопроизводительные модули применяются для подключения коммутатора к серверам или магистрали предприятия. Архитектура DES-3226S обеспечивает неблокирующую коммутацию потока данных с режимом коммутации store-and-forward.

Для нашей  сети потребуется 2 коммутатора, которые мы  располагаем в аудиториях. Берем коммутаторы вышеперечисленных характеристик на 24  порта, с учетом возможности расширения сети. Их стоимость будет составлять 18140р.

Размеры и питание.

Питание - 100-240 Вольт, 50/60 Гц. Потребляемая мощность - 30-42 Ватт. Габаритные размеры - 441x388x66мм - для установки в шкаф, вес 6кг.

Коммутаторы помещаем в подвесные коммутационные шкафы.

Cabeus SH-05F-6U60/45 Шкаф телекоммуникационный настенный 19" 6U 600x450x368mm (ШхГхВ) дверь стекло стоимостью 3826 р. Отвечает заданным требованиям оборудования. Нам потребуется 2шт. для установки в аудиториях.

 

Источник  бесперебойного питания Ippon.

BACK COMFO PRO 800 black. 
Back Comfo Pro - новый, очень удобный источник бесперебойного питания для домашних и корпоративных пользователей. Есть модели мощностью 400, 600 и 800 VA. Для удобства пользователей Back Comfo Pro имеет 2 дополнительные евроразетки. Кроме того, для подключения к компьютеру имеется как стандартный, так и USB-порт. Вместе с UPS поставляется русифицированное программное обеспечение WinPower2003, которое позволяет эффективно контролировать все параметры работы источников бесперебойного питания. Поддерживаемая мощность: 800 VA (480 Вт). Описание модели: Back Comfo Pro 800. Выходной сигнал: аппроксимированная синусоида. Время перехода на батарею: 2-6 мс. Общее количество выходных розеток: 4 компьютерные розетки, 2 бытовые евророзетки. Пороги перехода на батареи: 220 Вт +20% и -30%. Частота: 50 Гц (автоматическое определение). Коммуникационный интерфейс: RS-232/USB Защита линий передачи: Да. Время подзарядки батарей: до 90% за 8 часов после полной разрядки. Спецификация заменяемых батарей: Герметичная свинцовая батарея из 6 элементов. Время работы в резервном режиме: от 5 до 30 мин. Программное обеспечение: Полностью русифицированное программное обеспечение WinPower2003. Поддерживает Windows 95/98/NT/2000/XP, Novell и Linux. Размеры и вес: 300 x 124 x 210 мм. Вес: 7 кг.