Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Техническое задание

1.1 Наименование

1.2 Исходные данные

Глава 2. Проектирование локальной сети

2.1 Назначение компьютерной сети

2.2 Локальная вычислительная сеть

2.3 Проектирование сети

2.4 Анализ исходных данных

2.5 Архитектурная фаза проектирования

2.6 Телекоммуникационная фаза проектирования

2.7 Выбор оборудования

Глава 3. Технологическая часть

3.1 Выбор топологии сети

3.2 Выбор технологии построения сети по методам передачи информации

3.3 Выбор сетевых устройств и средств коммуникации

Глава 4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Монтажная схема сети

4.2 Сетевое оборудование

4.3 Требования к средствам вычислительной техники

4.4 Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию

4.5 Требования к системе электропитания

4.6 Требования к общесистемному программному обеспечению

5. Предлагаемое решение по реализации компьютерной сети

6. Стоимостная оценка локальной сети

Заключение

Список использованной литературы:

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети, начиная от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, электронной почты и т.п.), не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а также обмен информацией между компьютерами разных производителей, работающих под управлением различного программного обеспечения.

Среди существующих концепций вычислительных комплексов вышеназванным требованиям наиболее полно отвечают локальные вычислительные сети, или ЛВС (LAN - Local Area Network). "Локальность" сети определяют некие средние параметры, являющиеся основными характеристиками существующих в настоящее время ЛВС. В основном, это касается расстояний между абонентами (от нескольких десятков до нескольких сотен метров) и случаев максимального удаления абонентов (до нескольких километров).

Понятие локальная вычислительная сеть относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

Основное отличие ЛВС от глобальных систем заключается в том, что для всех абонентов имеется единый высокоскоростной канал передачи данных, к которому ЭВМ и другое периферийное оборудование подключаются через специальные блоки сопряжения. Поэтому схемы соединения ЭВМ по линиям связи, а также системы телеобработки различных конфигураций не могут считаться ЛВС, даже если они обслуживают такую же по размерам территорию.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые совместно используют оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Глава 1. Техническое задание

1.1 Наименование

Проектирование и разработка локально - вычислительной сети малого офиса с использованием соединения LAN на основе структурированной кабельной системы (СКС) для работы пользователей на основе ПО Windows XP.

1.2 Исходные данные

Оборудование офиса состоит из:

· 8 компьютеров

· Принтера

· кассового аппарата

· коммутатора фирмы D-Link.

Программное обеспечение:

· Операционные система Microsoft Windows ХР Professional

· Офисный пакет Microsoft Office

· 1С Бухгалтерия

Вспомогательные средства:

· Сетевые карты

· Коммуникационный кабель

Офис фирмы расположен в здании на первом этаже в 4 -х комнатах. Из которых, 3 комнаты занимают сотрудники фирмы, а в четвертой находится склад продукции.

План расположения помещений офиса изображен на рис. 1.



Рис. 1. Общий план расположения комнат офиса компании

Глава 2. Проектирование локальной сети

2.1 Назначение компьютерной сети

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. С другой стороны, проще говоря, компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик.

Компьютеры, входящие в сеть выполняют следующие функции:

- организацию доступа к сети

- управление передачей информации

- предоставление вычислительных ресурсов и услуг пользователям сети.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими.

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема).

Глобальная вычислительная сеть - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Internet - глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир.

Фактически Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям и предприятиям, связанных между собой различными линиями связи. Internet можно представить себе в виде мозаики сложенной из небольших сетей разной величины, которые активно взаимодействуют одна с другой, пересылая файлы, сообщения и т.п.

Глобальная сеть Internet, служившая когда-то исключительно исследовательским и учебным группам, чьи интересы простирались вплоть до доступа к суперкомпьютерам, становится все более популярной в деловом мире.

Компании соблазняют быстрота, дешевая глобальная связь, удобство для проведения совместных работ, доступные программы, уникальная база данных сети Internet. Они рассматривают глобальную сеть как дополнение к своим собственным локальным сетям.

2.2 Локальная вычислительная сеть

Локальные сети (ЛС ЭВМ) объединяют относительно небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100, хотя изредка встречаются и гораздо большие) в пределах одного помещения (учебный компьютерный класс), здания или учреждении (например, университета). Традиционное название - локальная вычислительная сеть (ЛВС) - скорее дань тем временам, когда сети в основном использовались да решения вычислительных задач; сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об обмене информацией в виде текстов, графических и видео-образов, числовых массивов. Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90% необходимой учреждению информации циркулирует внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание автоматизированных систем управления предприятиями (АСУ). АСУ включают несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), измерительных комплексов, пунктов управления. Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС доказали свою эффективность - создание классов учебной вычислительной техники (КУВТ).

Благодаря относительно небольшим длинам линий связи (как правило, не более 300 метров), по ЛC можно передавать информацию в цифровом виде с высокой скоростью передачи. На больших расстояниях такой способ передачи неприемлем из-за неизбежного затухания высокочастотных сигналов, в этих случаях приходится прибегать к дополнительным техническим (цифро-аналоговым преобразованиям) и программным (протоколам коррекции ошибок и др.) решениям.

Характерная особенность ЛС - наличие связывающего всех абонентов высокоскоростного канала связи для передачи информации в цифровом виде.

Существуют проводные и беспроводные каналы. Каждый из них характеризуется определенными значениями существенных с точки зрения организации ЛС параметров:

- скорости передачи данных;

- максимальной длины линии;

- помехозащищенности;

- механической прочности;

- удобства и простоты монтажа;

- стоимости.

В настоящее время обычно применяют четыре типа сетевых кабелей:

- коаксиальный кабель;

- незащищенная витая пара;

- защищенная витая пара;

- волоконно-оптический кабель.

Первые три типа кабелей передают электрический сигнал по медным проводникам. Волоконно-оптические кабели передают свет по стеклянному волокну.

Большинство сетей допускает несколько вариантов кабельных соединений.

Коаксиальные кабели состоят из двух проводников, окруженных изолирующими слоями. Первый слой изоляции окружает центральный медный провод. Этот слой оплетен снаружи внешним экранирующим проводником. Наиболее распространенными коаксиальными кабелями являются толстый и тонкий кабели «Ethernet». Такая конструкция обеспечивает хорошую помехозащищенность и малое затухание сигнала на расстояниях.

Различают толстый (около 10 мм в диаметре) и тонкий (около 4 мм) коаксиальные кабели. Обладая преимуществами по помехозащищенности, прочности, длине лигой, толстый коаксиальный кабель дороже и сложнее в монтаже (его сложнее протягивать по кабельным каналам), чем тонкий. До последнего времени тонкий коаксиальный кабель представлял собой разумный компромисс между основными параметрами линий связи ЛВС и в российских условиях наиболее часто используют для организации крупных ЛС предприятий и учреждений. Однако более дорогие толстые кабели обеспечивают лучшую передачу данных на большее расстояние и менее чувствительны к электромагнитным помехам.

Витые пары представляют собой два повода, скрученных вместе шестью обороши на дюйм для обеспечения защиты от электромагнитных помех и согласования иеданса или электрического сопротивления. Другим наименованием, обычно (потребляемым для такого провода, является «IBM тип-3». В США такие кабели прокладываются при постройке зданий для обеспечения телефонной связи. Однако использование телефонного провода, особенно когда он уже размещен в здании, может создать большие проблемы. Во-первых, незащищенные витые пары чувствительны к электромагнитным помехам, например электрическим шумам, создаваемые люминесцентными светильниками и движущимися лифтами. Помехи могут создавать также сигналы, передаваемые по замкнутому контуру в телефонных линиях, проходящих вдоль кабеля локальной сети. Кроме того, витые пары плохого качества могут иметь переменное число витков на дюйм, что искажает расчетное электрическое сопротивление.

Важно также заметить, что телефонные провода не всегда проложены по прямой линии. Кабель, соединяющий два рядом расположенных помещения, может на самом деле обойти половину здания. Недооценка длины кабеля в этом случае может привести к тому, что фактически она превысит максимально допустимую длину.

Защищенные витые пары схожи с незащищенными, за исключением того, что они используют более толстые провода и защищены от внешнего воздействия шеи изолятора. Наиболее распространенный тип такого кабеля, применяемого в локальных сетях, «IBM тип-1» представляет собой защищенный кабель с двумя витыми парами непрерывного провода. В новых зданиях лучшим вариантом может быть кабель «тип-2», так как он включает помимо линии передачи данных четыре незащищенные пары непрерывного провода для передачи телефонных переговоров. Таким образом, «тип-2» позволяет использовать один кабель для передачи как телефонных переговоров, так и данных по локальной сети.

Защита и тщательное соблюдение числа повивов на дюйм делают защищенный кабель с витыми парами надежным альтернативным кабельным соединение» Однако эта надежность приводит к увеличению стоимости.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов» стеклянным «проводам». Большинство систем локальных сетей в настоящее время поддерживает волоконно-оптическое кабельное соединение. Волоконно-оптический кабель обладает существенными преимуществами по сравнению с любыми вариантами медного кабеля. Волоконно-оптические кабели обеспечивают наивысшую скорость передачи; они более надежны, так как не подвержены потерям информационных пакетов из-за электромагнитных помех. Оптический кабель очень тонок и гибок, что делает его транспортировку более удобной по сравнению с более тяжелым медным кабелем. Однако наиболее важно то, что только оптический кабель имеет достаточную пропускную способность, которая в будущем потребуется для более быстрых сетей.

Пока еще цена волоконно-оптического кабеля значительно выше медного. По сравнению с медным кабелем монтаж оптического кабеля более трудоемок, по сколько концы его должны быть тщательно отполированы и выровнены до обеспечения надежного соединения. Однако ныне происходит переход на оптоволоконные линии, абсолютно неподверженные помехам и находящиеся вне конкуренции по пропускной способности. Стоимость таких линий неуклонно снижается, технологические трудности стыковки оптических волокон успешно преодолеваются.

Беспроводная связь на радиоволнах СВЧ диапазона может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно. Кроме того, беспроводные линии могут связывать удаленные сегменты локальных сетей на расстояниях 3 - 5 км (с антенной типа волновой канал) и 25 км (с направленной параболической антенной) при условии прямой видимости. Организации беспроводной сети существенно дороже, чем обычной.

Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые платы). Самыми известными являются: адаптеры следующих трех типов:

* ArcNet;

* Token Ring;

* Ethernet.

Из них последние получили в России подавляющее распространение. Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот материнской платы персонального компьютера и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛС. Адаптер, в зависимости от своего типа, реализует ту или иную стратегию доступа от одного компьютера к другому.

Для обеспечения согласованной работы в сетях передачи данных используются различные коммуникационные протоколы передачи данных - наборы правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для согласованного обмена данными. Протоколы - это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы - это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.

Протоколы работают на разных уровнях модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO. Функции протоколов определяются уровнем, на котором он работает. Несколько протоколов могут работать совместно. Это так называемый стек, или набор, протоколов.

Как сетевые функции распределены по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека протоколов. Уровни в стеке протоколов соответствуют уровням модели OSI. В совокупности протоколы дают полную характеристику функций и возможностей стека.

Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна состоять из последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои процедуры или протокол. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий.

Кроме того, все эти действия должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере-получателе снизу вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки, называемыми пакетами, с которыми может работать протокол, добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему, подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее - по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке: принимает пакеты данных из сетевого кабеля; через плату сетевого адаптера передает данные в компьютер; удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем, копирует данные из пакета в буфер - для их объединения в исходный блок, передает приложению этот блок данных в формате, который оно использует.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнить каждое действие одинаковым способом, с тем чтобы пришедшие по сети данные совпадали с отправленными.

Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять информацию (о последовательности пакетов, синхронизации и для проверки ошибок), тогда компьютер, использующий один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.

До середины 80-ых годов большинство локальных сетей были изолированными. Они обслуживали отдельные компании и редко объединялись в крупные системы. Однако, когда локальные сети достигли высокого уровня развития и объем передаваемой ими информации возрос, они стали компонентами больших сетей. Данные, передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных маршрутов, называются маршрутизированными. Протоколы, которые поддерживают передачу данных между сетями по нескольким маршрутам, называются маршрутизируемыми протоколами.

Среди множества протоколов наиболее распространены следующие:

· NetBEUI;

· XNS;

· IPX/SPX и NWLmk;

· Набор протоколов OSI.

2.3 Проектирование сети

Любое проектирование, как известно, представляет собой сильно упрощенное моделирование еще не наступившей действительности. Именно поэтому предусмотреть все возможные факторы, учесть все потребности, которые могут возникнуть в будущем, практически невозможно.

Однако общие подходы к проектированию локальных компьютерных сетей все-таки могут быть сформулированы, некоторые полезные принципы такого проектирования предлагаются и с успехом используются. Не стоит только воспринимать их как нечто пригодное для любых практических случаев и учитывающее все возможные ситуации.

На рис. 2 приведена примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании локальной сети. Вообще, проблема выбора одного из многочисленных вариантов при проектировании ЛС является основной для данного раздела. Выбор затрудняет необходимость учета множества требований, иногда противоречивых (например, обеспечение высоких технических характеристик сети при доступной стоимости), а также настойчивая, порой агрессивная реклама отдельных решений. Последнее часто относится к новейшим вариантам сетевого оборудования и/или программного обеспечения, отнюдь не самым доступным по цене и не всегда имеющим значительные преимущества по техническим характеристикам перед опробованными вариантами.



Рис.2. Примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании ЛС

Не все этапы проектирования, перечисленные на рис. 2, будут далее рассматриваться. Так, организация силовой электрической сети, актуальна в относительно редких случаях. Например, если сеть размещается в новом здании или производится капитальный ремонт, то возникает необходимость организации силовой электрической сети "по всем правилам". Многие из этих правил в отечественных условиях реализуются нечасто (или возможность их реализации ограничена по техническим причинам). Не вдаваясь в излишние подробности, следует упомянуть необходимость организации полноценной системы заземления оборудования (что означает использование не 2х, а 3х-полюсных розеток, причем один из полюсов должен быть подключен к шине физического заземления) и обеспечение мер электробезопасности. Другой этап, который также не будет далее детализироваться, это этап 6 (установка сетевых карт, активных сетевых устройств, сетевой ОС и других сетевых программных средств).

2.4 Анализ исходных данных

Структурированная кабельная система (СКС) устанавливается в здании офисного назначения, отдельные этажи которого имеют идентичную планировку, изображенную на рис. 1. Высота этажа в свету между перекрытиями составляет 3,5 метра, общая толщина междуэтажных перекрытий равна 50 см.

В коридорах и в рабочих помещениях для размещения пользователей проектом предусмотрена установка подвесного потолка с высотой свободного пространства 80см. За фальшпотолком имеется достаточно свободного места для размещения лотков используемых для прокладки кабелей различного назначения. Стены здания и внутренние некапитальные перегородки, отделяющие отдельные помещения друг от друга, изготовлены из обычного кирпича и покрыты слоем штукатурки, толщина которого составляет 1см. Каких-либо дополнительных каналов в полу и стенах, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, проектом здания не предусмотрено.

2.5 Архитектурная фаза проектирования

В расположении офиса согласно плану рис.1 имеется 4 рабочих помещения, предназначенных для размещения пользователей. Данные по площади этих помещений сведены в табл. 1.

Таблица 1. Помещения для установки ИР проектируемой СКС

Номер помещения	Площадь, м2	Количество устанавливаемых ПК
1	36	3
2	24	2
3	24	2
4	24	1

Рабочие площади на каждом этаже, предназначенные для размещения рабочих мест пользователей, в соответствии с данными табл. 1 составляет 108 м2.

2.6 Телекоммуникационная фаза проектирования

На момент проведения проектных работ основным стандартом построения ЛВС является Fast Ethernet. Использование для реализации горизонтальной подсистемы элементной базы категории 5е обеспечивает передачу по трактам СКС сигналов всех широко распространенных на практике разновидностей Ethernet, вплоть до его высокоскоростного варианта Gigabit Ethernet 802.3ab. Тем самым предлагаемое решение обеспечивает резерв пропускной способности горизонтальных трактов СКС, достаточный для поддержки функционирования всех известных на момент проектирования и перспективных видов приложений.

Согласно исходным данным создаваемая информационно-вычислительная система организации не предназначена для передачи конфиденциальной информации. Поэтому СКС строятся на более дешевой и менее сложной в практической реализации неэкранированной элементной базе.

Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с -- FDDI (с физическим стандартом ТР-PMD), Fast Ethernet, 100VG-Any LAN, а также более скоростные протоколы -- ATM на скорости 155 Мбит/с и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с (вариант Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 стал стандартом в июне 1999 года.

Наиболее важные электромагнитные характеристики кабеля категории 5 имеют следующие значения:

Ш полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

Ш величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала Должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

Ш затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);

Ш суммарное переходное затухание на ближнем конце (PS NEXT) -- не менее 27,1 дБ;

Ш защищенность на дальнем конце (ELFEXT) -- не менее 17 дБ;

Ш активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;

Существует так называемая «улучшенная» (enhanced) категория 5е, разработанная специально для поддержки протокола Gigabit Ethernet, передающего данные одновременно по всем четырем парам. Диапазон частот, для которого предназначены кабели категории 5е, остается тем же, что и для категории 5 -- до 100 МГц.

Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две -- для передачи голоса.

При создании новой сети предприятия учтены следующие факторы:

· Требуемый размер сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу).

Под размером сети в данном случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними. 8 компьютеров (минимально) на данный момент подключены к сети, планируется довести численность компьютеров в сети до 10 (максимально). В настоящее время ЛС занимает 4 помещения, в ближайшем будущем планируется дальнейшее расширение ЛС по вертикали.

2.7 Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности:

· уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;

· скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

· возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);

· метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);

· разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;

· стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

Всем этим часто пренебрегают, а напрасно: заменить программное обеспечение сравнительно просто, а вот замена аппаратуры, особенно прокладка кабеля, обходится порой очень дорого, а иногда бывает просто невозможна. В первую очередь следует проанализировать применимость для рассматриваемого случая сети Ethernet, как наиболее популярной, недорогой и допускающей развитие (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet).

В предположении, что возможность выбора в данном случае существует, стоит повторить основные аргументы в пользу того или иного выбора (см. табл. 2).

Таблица 2. Аргументы при выборе типа кабеля

Тип кабеля	Аргументы при выборе
	за	против
неэкранированная витая пара UTP (категория 5 или выше)	· доступность по цене; · доступность инструментов для установки разъемов (RJ45); · удобство прокладки кабеля (гибкий); · относительная простота ремонта при повреждении; · поддержка перспективных высокоскоростных сетей (Fast и Gigabit Ethernet) при использовании кабеля категории 5 или выше.	· относительно низкая устойчивость к электромагнитным помехам; · сравнительно малые допустимые расстояния кабельных соединений, особенно для высокоскоростных сетей; · невозможность использования во внешних участках соединений (между зданиями).
экранированная витая пара STP (оплеточный экран)	· повышенная устойчивость к электромагнитным помехам.	· несколько более высокая цена по сравнению с кабелем типа UTP.
экранированная витая пара FTP (экран из фольги)	подобно предыдущему типу кабеля
многомодовый оптоволоконный кабель	· практическая нечувствительность к внешним электромагнитным помехам и отсутствие собственного излучения; · поддержка перспективных высокоскоростных сетей, в том числе на расстояниях, недоступных при использовании витой пары.	· относительно высокая цена кабеля и сетевого оборудования; · сложность установки (требуется специальный инструмент и высокая квалификация персонала); · низкая ремонтопригодность; · чувствительность к воздействиям факторов окружающей среды (могут вызвать помутнение оптоволокна).
одномодовый оптоволоконный кабель	· улучшенные технические характеристики по сравнению с многомодовым кабелем (возможность увеличения скорости передачи или длины соединений).	· более высокая цена; · сложная установка и ремонт.
беспроводные соединения (радио и инфракрасные каналы)	· устранение необходимости организации кабельной системы; · мобильность рабочих станций (простота их перемещения внутри зданий или вблизи от центрального компьютера с излучающей антенной); · возможность организации глобальных сетей (с использованием радиоканалов и спутниковой связи).	· относительно дорогое оборудование; · сильная зависимость надежности соединения от наличия препятствий (для радиоволн) и пыли в помещении (для инфракрасных каналов); · довольно низкая скорость передачи (максимум до нескольких Мбит/с) и невозможность ее существенного увеличения.

В настоящее время для организации локальной сети используется неэкранированная витая пара UTP категории 5е.

В интерфейсе среды UTP 100Base-TX применяются две пары проводов. Для минимизации перекрестных наводок и возможного искажения сигнала оставшиеся четыре провода не должны использоваться с целью передачи каких-либо сигналов. Сигналы передачи и приема для каждой пары являются поляризованными, причем один провод передает положительный (+), а второй -- отрицательный (-) сигнал. Цветовая маркировка проводов кабеля и номера контактов разъема для сети 100Base-TX приведены в табл. 1. Хотя уровень PHY 100Base-TX разрабатывался после принятия стандарта ANSI TP-PMD, однако номера контактов разъема RJ 45 были изменены для согласования со схемой разводки, уже использующейся в стандарте 10Base-T. В стандарте ANSI TP-PMD контакты 7 и 9 применяются для приема данных, в то время как в стандартах 100Base-TX и 10Base-T для этого предназначены контакты 3 и 6. Такая разводка обеспечивает возможность использования адаптеров 100Base-TX вместо адаптеров 10 Base - T и их подключения к тем же кабелям категории 5 без изменений разводки. В разъеме RJ 45 используемые пары проводов подключаются к контактам 1, 2 и 3, 6. Для правильного подключения проводов следует руководствоваться их цветовой маркировкой.

Таблица 4. Назначение контактов разъема MDI кабеля UTP 100Base-TX

Номер контакта	Название сигнала	Цвет провода
1	Передача +	Белый/оранжевый
2	Передача -	Оранжевый
3	Прием +	Белый/зеленый
4	Не используется	Синий
5	Не используется	Белый/синий
6	Прием -	Зеленый
7	Не используется
8	Не используется

Глава 3. Технологическая часть

3.1 Выбор топологии сети

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование), а ребрам - физические связи между ними.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономическое соображение часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Рассмотрим некоторые, наиболее известные топологии:

локальный сеть коммуникация информация

Рисунок 3. Топологии сетей

· Общая шина (рис.3,а) является очень распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

· Кольцо (рис.3,б). В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращается к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

· Звезда (рис.3,в). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находиться в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.

Офис нуждается в надежной локальной сети, так как простои связанные с неработоспособностью оборудования и сети снижают качество обслуживания, что приведет к убыткам.

Самой подходящей и отвечающей требованиям офиса является локальная сеть с топологией звезда.

3.2 Выбор технологии построения сети по методам передачи информации

Наиболее подходящим методом передачи информации в данном случае является Fast Ethernet.

Технология Fast Ethernet построена на основе технологии Ethernet, но более эффективная по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с.

Технология Fast Ethernet является стандартом IEEE. Комитет IEEE 802.3 принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3.

Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, и их описывают прежние главы стандартов 802.3 и 802.2.

Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используются три варианта кабельных систем:

· Волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна;

· Витая пара категории 5, используются две пары;

· Витая пара категории 3, используются четыре пары.

Коаксиальный кабель, давший миру первую сеть Ethernet, в число разрешенных сред передачи новой технологии Fast не попал. Это общая тенденция многих новых технологий, поскольку на небольших расстояниях витая пара категории 5 позволяет передавать данные с той же скоростью, что и коаксиальный кабель, но сеть получается более дешевой и удобной в эксплуатации. На больших расстояниях оптическое волокно обладает гораздо более широкой полосой пропускания, чем коаксиал, а стоимость сети получается ненамного выше, особенно если учесть высокие затраты на поиск и устранение неисправностей в крупной кабельной коаксиальной системе.

Официальный стандарт 802.3u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:

· 100BASE-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1;

· 100BASE-T4 для четырехпарного кабеля не неэкранированной витой паре UTP категории 3,4 или 5;

· 100BASE-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна.

Для всех трех стандартов справедливы следующие утверждения и характеристики:

· Межкадровый интервал (IPG) равен 0,96 мкс, а битовый интервал равен 10 нс. Все временные параметры алгоритма доступа (интервал отсрочки, время передачи кадра минимальной длины и т.п.), измеренные в битовых интервалах, остались прежними, поэтому изменения в разделы стандарта, касающиеся уровня MAC, не вносились.

· Признаком свободного состояния среды является передача по ней символа Idle соответствующего избыточного кода.

Физический уровень включает три элемента:

· Уровень согласования;

· Независимый от среды интерфейс;

· Устройство физического уровня.

В качестве среды передачи данных спецификации 100BASE-TX использует кабель UTP категории 5 или кабель STP Type 1. максимальная длина кабеля в обоих случаях - 100 м.

3.3 Выбор сетевых устройств и средств коммуникации

Приоритетными критериями выбора типа кабеля для построения локальной сети небольшой сети являются:

· Надежный канал связи

· Поддержка дуплексной передачи на 100Мб/с

· Легкое расширение системы сетей.

· Возможность беспроводного доступа к сети.

· Не дороговизна оборудования.

Сеть находится в пределах одного помещения и не в радиусе действия излучения от мощных электрических агрегатов в связи, с чем не нуждается в применении экранированного кабеля, что снижает стоимость проекта.

Совместно используемые ресурсы сети:

· Принтеры (1 шт.)

· Доступ в Интернет

· Сервер баз данных

· Носители информации

· Видеокамеры

Сетевая операционная система выполняет все функции по управлению локальными ресурсами компьютера, сверх того решает многочисленные задачи по предоставлению сетевых служб.

Для пользователей наиболее развитой и усовершенствованной версией операционной системы для локальной сети является Microsoft Windows XP.

Глава 4. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Монтажная схема сети

Монтажная схема сети показана на рисунке

Основные узлы сети:

1. 8 стационарных компьютеров

2. 1 коммутатор

3. 1 принтер

На всех компьютерах имеются интегрированные сетевые карты, на сервере.

Компьютеры из которых состоит локальная сеть соединяются между собой витой парой категории 5е имеющей следующие характеристики:

· скорость передачи данных - 100 Мбит/с;

· полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

· величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

· затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ ( на частоте 64 кГц ) до 22 дБ ( на частоте 100 МГц);

· активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 метров;

· емкость кабеля не должна превышать 5,6 нФ на 100 метров.

Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие собой 8-контактные разъемы.

Структурная схема ЛВС представлена в приложении 1.

Все компьютеры и сетевое оборудование соединяются соответственно к концентратору и компьютерам с помощью аналогичных проводов. В нашем случае для соединения узлов сети с концентратором используется витая пара 5ой категории.

4.2 Сетевое оборудование

К сетевому оборудованию относятся:

- сетевые карты;

- концентраторы;

- коммутаторы;

- маршрутизаторы;

- спец оборудование для доступа к глобальным сетям.

Сетевые карты, являются одним из важнейших компонентов любой компьютерной сети. Сетевые карты выступают в качестве физического интерфейса для соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате компьютера и различаются по типу используемого разъема: ISA, EISA, PCI.

Основное назначение сетевой карты:

- подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю;

- передача данных другому компьютеру;

- управление потоком данных между компьютером и кабельной системой.

Кроме того, сетевая плата, принимает данные из кабеля и переводит их в форму, понятую центральному процессору компьютера. Также каждая сетевая карта имеет уникальный адрес (MAC). Сетевые адреса определены комитетом IEEE, этот комитет закрепляет за каждым производителем некий интервал адресов. Производители «зашивают» эти адреса в микросхемы сетевой карты.

Концентратор, является центральной частью компьютерной сети в случае реализации топологии «звезда». И является самым простым устройством при создании компьютерных сетей. У него отсутствует возможность управления и применяется, как правило в сетях малых офисов или подразделений.

Коммутатор, выступает в качестве ведущего элемента компьютерной сети. Обеспечение связи с базовой магистралью или группой серверов по высокоскоростным каналам, может соединять сегменты сети, служит также для изоляции трафика в сети, что способствует более высоким скоростям передачи информации. Коммутаторы решают следующие проблемы:

- увеличивают размеры сети;

- увеличивают максимальное количество компьютеров в сети;

- устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастание трафика.

Коммутатор при работе выполняет следующие действия:

- «слушает» весь трафик;

- проверяет адреса источника и получателя пакетов Ethernet;

- строит таблицу маршрутизации, состоящую из MAС адресов;

- передает пакеты Ethernet.

Можно сказать, что коммутаторы обладают некоторым «интеллектом», поскольку изучают, куда следует направлять данные. В начале работы таблица маршрутизации пуста, но затем она наполняется и концентратор изучая эти данные знает расположение компьютеров в сети. На сегодняшний день использование коммутаторов самый перспективный способ построения компьютерных сетей.

Маршрутизатор - это элемент компьютерной сети объединяющей несколько сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами. Маршрутизаторы могут выполнять следующие функции:

- фильтровать и изолировать трафик;

- соединять сегменты сети;

Таблица данных которая находится в маршрутизаторе содержит сетевые адреса. Она включает следующую информацию:

- все известные сетевые адреса;

- способы связи с другими сетями;

- возможные пути между маршрутизаторами;

- стоимость передачи данных по маршруту.

На основании этих данных маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для данных, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов. Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера сетей и адреса локальных сетевых карт. К удаленным компьютерам маршрутизаторы обращаться не могут.

Маршрутизаторы могут работать не со всеми протоколами, а только с маршрутизируемыми, к ним относятся:

- DECnet;

- TCP/IP;

- IPX/SPX;

- OSI;

- XNS.

К не маршрутизируемым протоколам относятся:

- LAT;

- NetBEUI.

Маршрутизаторы объединяют сети и обеспечивают фильтрацию пакетов. Они также определяют наилучший маршрут для передачи данных. Перед применением маршрутизаторов необходимо убедится, что в сети отсутствуют не маршрутизируемые протоколы.

Использование маршрутизаторов оправдано, если сеть имеет выход в глобальные сети или при использовании в качестве узлового элемента сети, уровня корпорации.

Спец оборудованием, называются специальное терминальное оборудование для доступа к глобальным сетям. Более подробный обзор этого оборудования будет приведен в следующих материалах.

4.3 Требования к средствам вычислительной техники

Стандартными средствами при оснащении объектов являются ПЭВМ типа РС/АТ. ПЭВМ монтируется в стандартном системном блоке “защищенном” с дисководами для гибких магнитных дисков и лазерных компакт дисков “СD-ROM”. Оснащается манипуляторами типа “мышь” и клавиатурой. На все средства вычислительной техники обязательно должно быть заключения по СП и СИ.

Вычислительные ресурсы ПЭВМ должны обеспечивать надежное функционирование аппаратно - программных средств и гарантийный срок эксплуатации не мнение 3 (трех) лет. После чего подвергать модернизации или капитальному ремонту с прохождением СП и СИ.

Частота кадровой развертки для монитора должна составлять не менее 75 Гц.

Процессор	Intel Celeron 1000 x 2 или лучше;
Оперативная память	1 Гб или больше;
Дисковая память	40 Гб х 3 или больше, SCSI - RAID массив;
Резервное копирование	Использование МО дисков;
Видео подсистема	Не хуже SVGA 2 Мб.

4.4 Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию

Аппаратный комплекс средств коммуникационного оборудования должен обеспечивать обмен информацией, как закрытого так и открытого характера. Базироваться на современных технологиях передачи информации. На все средства коммуникационного оборудования обязательно должно быть заключения по СП и СИ.

Для локальных сетей объектов локальная вычислительная сеть (ЛВС) создается с применением технологии Ethernet 10/100. Аппаратные средства ЛВС должны обеспечивать возможность создания виртуальных сетей, обеспечивать возможность управления маршрутизацией IP. Иметь встроенные средства защиты от несанкционированного доступа.

Для выхода в федеральные сети передачи данных должны использовать специализированные терминальные устройства поддерживающие протокол связи Х.25, как по выделенным так и по коммутируемым каналам связи.

С целью защиты от несанкционированного доступа из глобальных сетей федерального масштаба должны использоваться межсетевые экраны (FIREWALL) соответствующего класса.

4.5 Требования к системе электропитания

Система электропитания объекта должна быть выполнена в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ), предъявляемых к электроустановкам до 1 кВ.

Электрические установки и кабели, предназначенные для электропитания объектов должны размещаться в пределах контролируемой зоны. Способы и средства заземления электроустановок оговариваются отдельно.

На объектах электропитание должно осуществляться через сертифицированные по требованиям безопасности информации сетевые помехоподавляющие фильтры с фильтрацией сигналов в нулевом проводе, либо с использованием активного зашумления.

Рекомендуется применить на объектах двух проводные или четырех проводные сетевые помехоподавляющие фильтры, рассчитанные на номинальные напряжения и токи в электроцепях, с полосой подавления помех в диапазоне частот 0,02 - 1000МГц и с вносимым затуханием в указанной полосе частот не менее 60 дБ.

Двухпроводные сетевые фильтры должны устанавливаться и монтироваться таким образом, чтобы исключить появление наведенного сигнала в отходящих от фильтра проводах электропитания.

Для особо важных частей объекта рекомендуемся использование агрегатов бесперебойного питания, рассчитанных на соответствующую потребляемую мощность.

Система заземления должна отвечать следующим требованиям:

- электропитание объектов питание которых производится по схеме с глухозаземленной нетралью, должно выполнятся зануление корпусов ВТ;

- электрически связанные между собой устройства ВТ не должны заземлятся на разные системы заземления;

- в системах заземления не должны образовываться замкнутые контуры из заземляющих проводов, шин или экранов;

- сопротивление заземляющего устройства для заземления не должно превышать 4 Ома в любое время года.

Рисунок 3. Схема разделения заземлений при электропитании объекта от трансформаторной подстанции расположенной за пределами КЗ.

Решением данного вопроса занимается фирма субподрядчик.

4.6 Требования к общесистемному программному обеспечению

Используемые программное обеспечение должно быть лицензионно чистым, содержать встроенные возможности обеспечения безопасности и надежности хранения данных. Вход в систему пользователя должен проходить через регистрацию и ввод пароля. Операционная система должна соответствовать современным требованиям с программным продуктам и поддерживать наиболее популярные программные продукты. Иметь лицензированное средство защиты от вирусов.

5. Предлагаемое решение по реализации компьютерной сети

Предлагается следующая реализация: топлогия сети типа «звезда».

Центральная высокоскоростная часть сети реализуется на коммутаторе Ethernet производства фирмы DLink C-DES-1018DG. DES-1018DG настольный коммутатор с высокой плотностью портов 10/100 Мбит/с. Он имеет 16 портов 10/100BASE-TX Fast Ethernet с автоматическим определением скорости и 2 порта 1000BASE-T Gigabit Ethernet в компактном корпусе в настольном исполнении. Поддерживая установку plug-and-play и медные порты Gigabit Ethernet, позволяющие подключать кабель на основе витой пары категории 5, коммутатор значительно увеличивает производительность рабочей группы, не требуя прокладки дорогого оптического кабеля или сложной переконфигурации сети.