Проектирование локальной вычислительной сети технология Fast Ethernet

Министерство образования и науки Российской Федерации

Волгоградский государственный университет

Физико-технический институт

Кафедра телекоммуникационных систем

 

 

 

«Допустить к защите»

Заведующий кафедрой ТКС

к.т.н., доцент Семенов Е.С.

______________________

 

(подпись)

«__»______________20__г.

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

Проектирование локальной вычислительной сети технология Fast Ethernet

 

 

 

 

Студент гр. ИТС-111

Поролин Иван Игоревич

_______________________                                                                                                                          (подпись)

 

                                                                                                                                         Научный руководитель

старший преподаватель кафедры ТКС

 Чадаев  Д.И.

_______________________                                                                                                                            (подпись)

 

 

 

 

Волгоград 2013

 

Содержание

Введение 3

1. Литературный обзор 5

1.1 Обзор технологий организации локальной сети  стандарта FastEhternet 6

1.1.1 Основные параметры сетей 7

1.1.2 Основные функции сетей 11

1.1.3 Основные классы сетей 11

1.2 Обзор оборудования организации сетей FastEthernet 13

1.2.1 Основные параметры и функции, реализуемые данным оборудованием 14

1.3 Обзор типовых схем и решений сетей стандарта FastEhternet 16

2. Методика исследования 20

2.1 Разработка алгоритма построения абонентской сети стандарта FastEhternet 20

2.2 Графическое и словесное описание этапов алгоритма проектирования 20

2.3 Основные достоинства и недостатки полученного алгоритма 23

3 Результаты и оборудование 25

3.1 Разработка типовой сети стандарта FastEhternet на основе разработанного алгоритма 25

3.2 Основные преимущества и недостатки разработанной сети 30

3.3 Технико-экономическое обоснование разработанной сети 30

Заключение 31

Список литературы 33

Приложение А Графическое изображение алгоритма 34

Приложение Б Графическое изображениесхемы сети 35

 

 

 

Введение

В наше время в условиях быстрого развития информационно-вычислительной техники информация выступает как один из важнейших товаров.

Прошедшее десятилетие характеризовалось бурным развитием сетевых систем. Сети предоставляют самый эффективный в ценовом отношении способ использования компьютерной техники - коллективный. Соединив благодаря сравнительно небольшим затратам кабелями имеющиеся серверы, компьютеры, принтеры, модемы, вы получаете возможность сократить дорогое оборудования до минимума, сэкономив существенные суммы на его закупке и обслуживании.

В своей первоначальной форме локальные сети (Local Area Network – LAN) представляли собой не что иное, как коаксиальный кабель, соединяющий серверы с настольными терминалами, пользователи которых работали исключительно с текстовой информацией, отображаемой на монохромном мониторе с низкой разрешающей способностью.

Ethernet – это самая распространённая на сегодняшний день технология локальных сетей, поэтому организация сети Ethernet небольших зданий является актуальной задачей. В широком смысле Ethernet – это целое семейство технологий, включающее различные фирменные и стандартные варианты, из которых наиболее известны фирменный вариант Ethernet DIX, 10-мегабитные варианты стандарта IEEE 802.3, а также технология Fast Ethernet и высокоскоростная Gigabit Ethernet.

В данной работе мы будем рассматривать такую технологию как, Fast Ethernet.

Главные особенности эволюционного развития от  сетей   Ethernet  к  сетям   Fast   Ethernet , от стандарта IEEE 802.3 к стандарту IEEE 802.3u:

• десятикратное увеличение пропускной способности сегментов  сети;
• сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в  Ethernet;
• сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;
• поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и волоконно-оптического кабеля.

Все перечисленные преимущества делают цель работы актуальной.

Цель данной курсовой работы – разработать алгоритм проектирования и рассчитать параметры локальной сети стандарта FastEhternet на основе разработанного алгоритма.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести обзор современных технологий организации сетии стандарта FastEhternet.
2. Провести обзор современного оборудования с поддержкой технологии FastEhternet.
3. Провести аналитический обзор типовых решений сетей стандарта FastEhternet.
4. Разработать алгоритм проектирования абонентской сети стандарта FastEhternet.
5. Рассчитать параметры сети стандарта FastEhternet на основе разработанного алгоритма.

В первой главе работы проводим обзор технологий организации локальной сети  стандарта FastEhternet, определяем основные параметры, функции и классы сетей. Обзор оборудования организации таких сетей, основные параметры и функции реализуемые данным оборудованием.  Обзор типовых схем и решений сетей стандарта FastEhternet.

Во второй главе проведена разработка алгоритма построения абонентской сети стандарта FastEhternet. Графическое и словесное описание этапов алгоритма проектирования. Основные достоинства и недостатки полученного алгоритма.

В третьей главе разработка типовой сети стандарта FastEhternet на основе разработанного алгоритма. Основные преимущества и недостатки разработанной сети. Технико-экономическое обоснование разработанной сети.

 

1. Литературный обзор

За время, прошедшее с появления первых локальных сетей, было разработано несколько сотен самых разных сетевых технологий, однако заметное распространение получили всего несколько сетей, что связано прежде всего с поддержкой этих сетей известными фирмами и с высоким уровнем стандартизации принципов их организации. Далеко не всегда стандартные сети имеют рекордные характеристики, обеспечивают наиболее оптимальные режимы обмена, но большие объемы выпуска их аппаратуры и, следовательно, ее невысокая стоимость обеспечивают им огромные преимущества. Немаловажно и то, что производители программных средств также в первую очередь ориентируются на самые распространенные сети. Поэтому пользователь, выбирающий стандартные сети, имеет полную гарантию совместимости аппаратуры и программ.

В настоящее время тенденция уменьшения количества типов используемых сетей все усиливается. Дело в том, что увеличение скорости передачи в локальных сетях до 100 и даже до 1000 Мбит/с требует применения самых передовых технологий, проведения серьезных и дорогих научных исследований. Естественно, это могут позволить себе только крупнейшие фирмы, которые, конечно же, поддерживают свои стандартные сети и их более совершенные разновидности. К тому же большинство потребителей уже установило у себя какие-то сети и вовсе не желает сразу и полностью заменять все сетевое оборудование на другое, пусть даже в чем-то лучшее. Поэтому в ближайшем будущем вряд ли стоит ожидать принятия принципиально новых стандартов.

На рынке имеются стандартные локальные сети всех возможных топологий, так что выбор у пользователей имеется. Стандартные сети обеспечивают большой диапазон допустимых размеров сети, допустимого количества абонентов сети и, что не менее важно, большой диапазон цен на аппаратуру. Но проблема выбора той или иной сети все равно остается непростой. Ведь в отличие от программных средств, заменить которые совсем не трудно, выбранная аппаратура обычно служит многие годы, так как ее замена ведет не только к большим затратам средств, но и к необходимости перекладки кабелей, а то и к пересмотру всей системы компьютерных средств фирмы. Поэтому ошибки в выборе аппаратуры гораздо дороже ошибок в выборе программных средств.

Наибольшее распространение среди стандартных сетей получила сеть Ethernet. Впервые она появилась в 1972 году (разработчиком выступила известная фирма Xerox). Сеть оказалась довольно удачной, и вследствие этого ее в 1980 году поддержали такие крупнейшие фирмы, как DEC и Intel(объединение этих фирм, поддерживающих Ethernet, назвали DIX по первым буквам их названий). Стараниями этих фирм в 1985 году сеть Ethernet стала международным стандартом, ее приняли крупнейшие международные организации по стандартам: комитет 802 IEEE (InstituteofElectricalandElectronicEngineers) и ЕСМА (EuropeanComputerManufacturersAssociation). Существуют три разновидности, обеспечивающие разные скорости передачи данных: обычный Ethernet, обеспечивающий скорость до 10 Мбит/с, FastEthernet — до 100 Мбит/с иGigabitEthernet — до 1 Гбит/с.

1.1 Обзор технологий организации локальной сети  стандарта FastEhternet

Классический 10-мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться его недостаточная пропускная способность. Для компьютеров на процессорах Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/с) пропускная способность сегмента Ethernet составляла 1/8 или 1/32 канала «память-диск», и это хорошо согласовывалось с соотношением объемов данных, обрабатываемых локально, и данных, передаваемых по сети. Для более мощных клиентских станций с шиной PCI (133 Мбайт/с) эта доля упала до 1/133, что было явно недостаточно. Поэтому многие сегменты 10-мегабитного Ethernet стали перегруженными, реакция серверов в них значительно упала, а частота возникновения коллизий существенно возросла, еще более снижая полезную пропускную способность.

Назрела необходимость в разработке «нового» Ethernet, то есть технологии, которая была бы такой же эффективной по соотношению цена / качество при производительности 100 Мбит/с. В результате поисков и исследований специалисты разделились на два лагеря, что в конце концов привело к появлению двух новых технологий – Fast Ethernet и l00VG-AnyLAN. Они отличаются степенью преемственности с классическим Ethernet.

Осенью 1995 года обе технологии стали стандартами IEEE. Комитет IEEE 802.3 принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3и, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3 в виде глав с 21 по 30. Комитет 802.12 принял технологию l00VG-AnyLAN, которая использует новый метод доступа DemandPriority и поддерживает кадры двух форматов – Ethernet и TokenRing.[1]

 

1. Основные параметры сетей 

Работая в сети, пользователь формулирует определенные требования к ее характеристикам. Главным требованием, предъявляемым к компьютерной сети, является обеспечение высокого качества предоставляемых сетью услуг. Все множество характеристик качества транспортных услуг сети можно отнести к одной из следующих групп:

• производительность
• надежность
• безопасность
• характеристики, интересные только поставщику услуг (расширяемость, масштабируемость, управляемость, совместимость).[2]

В соответствии с представленными требованиями, выделяют и параметры сети, благодаря которым можно оценить, насколько полно данная сеть соответствует предъявленным требованиям. Рассмотрим эти параметры.

1) Производительность сети

Потенциально высокая производительность — это одно из основных преимуществ распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается принципиальной, но, к сожалению, не всегда практически реализуемой возможностью распределения работ между несколькими компьютерами сети.

Основные характеристики производительности сети:

· время реакции;

· скорость передачи трафика;

· пропускная способность;

· задержка передачи и вариация задержки передачи.

2) Надежность и безопасность сети

Одна из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, состояла в достижении большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.

Важно различать несколько аспектов надежности. Для сравнительно простых технических устройств используются такие показатели надежности, как:

- среднее время наработки  на отказ;

- вероятность отказа;

- интенсивность отказов.

3) Расширяемость и масштабируемость сети

Масштабируемость означает, что наращивать сеть можно в очень широких пределах, при сохранении потребительских свойств сети.

Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. При этом принципиально важно, что легкость расширения системы иногда может обеспечиваться в весьма ограниченных пределах. Например, локальная сеть Ethernet, построенная на основе одного сегмента толстого коаксиального кабеля, обладает хорошей расширяемостью, в том смысле, что позволяет без труда подключать новые станции. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций — оно не должно превышать 30–40. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), но при этом чаще всего резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.