Проект локальной сети

22

Введение

(ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка; Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

На рисунке представлена топология сетей (B) - Ячеистая; (С) - Звезда; (D) - Кольцо; (Е) - Общая шина - сеть поликлиники; (F) - Древовидная.

1. Теоретические основы построения сетей

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP). Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы - формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор - человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

2. Топология локальной сети

Термин "топология сети" относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: "общая шина" (рис.1), "звезда" и "кольцо".

Рис. 1

Топологией сети называется физическую или электрическую конфигурацию кабельной системы и соединений сети. В описании топологии сетей применяются несколько специализированных терминов:

узел сети - компьютер, либо коммутирующее устройство сети;

ветвь сети - путь, соединяющий два смежных узла;

оконечный узел - узел, расположенный в конце только одной ветви;

промежуточный узел - узел, расположенный на концах более чем одной ветви;

смежные узлы - узлы, соединенные, по крайней мере, одним путём, не содержащим никаких других узлов.

2.1 Топология Общая Шина

В этом случае подключение и обмен данными производится через общий канал связи, называемый общей шиной:

предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. В случае "общая шина" кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные.

Общая шина является очень распространенной топологией для локальных сетей. Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки и унифицирует подключение различных модулей. Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. В топологии "общая шина" все сообщения, посылаемые отдельными компьютерами, подключенными к сети. Надежность здесь выше, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом. Поиск неисправностей в кабеле затруднен.

Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. 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.

Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в локальной вычислительной сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей локальной вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование локальной вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

3. Сетевое оборудование

3.1 Рабочее место

Рис. 2

Рабочее место по определению стандарта служит интерфейсом между горизонтальной кабельной системой, заканчивающейся телекоммуникационной розеткой (рис.2), и активным оборудованием конечного пользователя.

3.2 Сетевая плата

Также известная как сетевая карта сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ.network interface controller) - периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети (рис.3).

Рис. 3

Телекоммуникационный шкаф Устройства, предназначенные для поддержки специфических приложений (например, разного рода адаптеры), не могут быть частью горизонтальной кабельной системы и должны устанавливаться вне, по отношению к горизонтальному кроссу.

Рис. 4

Для избежания деформирования кабелей вследствие тугого скручивания в пучки, слишком крутых изгибов и растягивающих усилий, следует использовать оборудование, специально предназначенное для укладки и маршрутизации кабельных потоков (рис.4).

Кабели и шнуры, используемые для подключения активного оборудования, не рассматриваются стандартом в качестве элементов кабельной системы.

3.3 Основное оборудование

Монтажный шкаф. Основой конструкции шкафов является каркас обеспечивающий прочность и устойчивость конструкции и состоящий из: двух несущих рам со съемной решеткой, закрывающей отверстие для ввода кабеля, дна и крыши (рис.5). На дне и в крыше шкафов возможна установка вентиляторных панелей или заглушек, а также формирование с их помощью кабельных вводов.

Оболочка шкафов образуется с помощью передних и задних дверей, боковых стенок. Тип дверей (обзорные, цельнометаллические, перфорированные или стенка задняя) выбирается заказчиком. Двери комплектуются одноточечными замками (по заказу трехточечными), тип установки дверей - правосторонние или левосторонние.

Рис. 5

Боковые стенки комплектуются одноточечными замками и защелками, что обеспечивает защиту от несанкционированного доступа и, при необходимости, возможно легкое снятие стенок для удобства монтажа и обслуживания устанавливаемого оборудования. Для обеспечения электробезопасности все металлические части шкафа имеют шпильки для заземления и соединяются проводами заземления на шину заземления.

3.4 Витая пара

Рис. 6

Кабель с медными однопроволочными или многопроволочными токопроводящими жилами с изоляцией из полиэтилена или полиолефина, в оболочке из ПВХ-пластиката (рис.6).

3.5 Коммутационное оборудование

3.5.1 Коммутатор Dlink

Рис. 7

Существующий коммутатор достаточно интеллектуален и позволяет соединять себе подобных в стек (рис.1.7).

Демилитаризованная зона включает в 8-ми портовый коммутатор, а два 48-ми портовых объединяем в стек и в них включат всю локальную сеть. Один Ethernet роутера включает в 8-ми портовый коммутатор, а второй Ethernet в 48-ми портовый коммутатор. Таким образом локальная сеть будет разделена с демилитаризованной зоной на физическом уровне.

3.5.2 Модуль DEM-311GT

Модули D-Link Mini Gigabit Interface Converters (MiniGBIC) представляют из себя трансиверы для подключения коммутаторов Gigabit Ethernet или коммутаторов 10/100 Мбит/с, оснащенных слотом MiniGBIC, к сетям Gigabit Ethernet. Модули MiniGBIC предоставляет гибкое и простое решение для обеспечения высокоскоростного подключения к сети Gigabit Ethernet. В зависимости от типа используемого оптического кабеля в коммутатор можно установить нужный модуль MiniGBIC. Оптические трансиверы оснащены стандартными разъемами LC для обеспечения совместимости.

Применение оптических модулей GBIC: распределенная обработка и хранение данных, каскадирование коммутаторов Gigabit Ethernet, высокоскоростная запись и чтение файлов, увеличение пропускной способности сегмента сети, увеличение расстояния канала передачи данных.

3.6 Вспомогательное оборудование

Система бесперебойного питания:

обеспечить выполнение следующих функций:

обеспечение электропитания центрального (основного) оборудования ОЛВС при

отсутствии внешнего питания;

защита активного от импульсных помех внешней электросети;

поддержка питания в пределах номинальных значений.

ИБП поддерживает управление по сети с использованием SNMP - протокола с помощью ПО управления под Windows XP.

ИБП устанавливается в 19-дюймовые монтажные шкафы.

В качестве оборудования бесперебойного питания предлагается использовать оборудование фирмы APC семейства Smart-UPS RM.

Рис. 8

Продукты этого семейства отличаются выдающейся производительностью и легендарной надежностью, а также оснащаются портом USB, передней панелью стандартного белого цвета и обладают немного повышенной выходной мощностью по сравнению со своими предшественниками - моделями мощностью 700 и 1400 в. (рис.1.8).

Высокопроизводительные ИБП с гибкими возможностями монтажа для защиты электропитания серверов и корпоративных сетей. ИБП высотой 2U продолжают оставаться основным продуктом для большинства приложений, включая приложения с жесткими требованиями к стоимости оборудования.

Модели высотой 2U предназначены для эксплуатации в оптимизированных по плотности средах с глубокими стойками (800, 1000, 1100 мм), где основным преимуществом устройства является минимальная высота.

4. Программное обеспечение

Windows Server 2003 - первая из операционных систем Microsoft, которая поставляется с предустановленной оболочкой.net Framework. Это позволяет данной системе выступать в роли сервера приложений для платформы Microsoft.net без установки какого-либо дополнительного программного обеспечения.

Fedora (англ. мягкая фетровая шляпа, ранее Fedora Core) - дистрибутив операционной системы Linux. Этот дистрибутив спонсируется фирмой Red Hat и поддерживается сообществом. Проект служит для тестирования новых технологий, которые в дальнейшем включаются в продукты Red Hat и других производителей. Компания Red Hat не предоставляет поддержку пользователям Fedora, поддержка осуществляется открытым сообществом.

4.1 Apache HTTP-сервер

Свободный веб-сервер. Apache является кроссплатформенным ПО, поддерживая операционные системы GNU/Linux, BSD, Mac OS, Microsoft Windows, Novell NetWare, BeOS. Основными достоинствами Apache считаются надёжность и гибкость конфигурации. Он позволяет подключать внешние модули для предоставления данных, использовать СУБД для аутентификации пользователей, модифицировать сообщения об ошибках и т.д. Поддерживает IPv6.

4.2 Mozilla Firefox

Свободно распространяемый браузер. Второй по популярности браузер в мире и первый среди свободного ПО - в сентябре 2009 года его рыночная доля составила ^23,75% [4], в отдельных странах - до 45% [5] [6].

В браузере присутствуют вкладочный интерфейс, проверка орфографии, поиск по мере набора, "живые закладки", менеджер закачек, поисковая система. Новые функции можно добавлять при помощи расширений

4.3 Операционная система

ОС Windows Server 2003 упрощает управление серверами филиалов, повышает эффективность управления идентификацией и доступом, сокращает затраты на управление хранилищем, расширяет возможности применения веб-платформы и обеспечивает экономически эффективную виртуализацию серверов.

Windows Server 2003 - первая из операционных систем Microsoft, которая поставляется с предустановленной оболочкой.net Framework. Это позволяет данной системе выступать в роли сервера приложений для платформы Microsoft.net без установки какого-либо дополнительного программного обеспечения.

Включает в себя следующие улучшения для Active Directory:

Возможность переименования домена Active Directory после его развёртывания.

Упрощение изменения схемы Active Directory - например, отключения атрибутов и классов.

Улучшенный пользовательский интерфейс для управления каталогом (стало возможно, например, перемещать объекты путём их перетаскивания и одновременно изменять свойства нескольких объектов).

Улучшенные средства управления групповой политикой, включая программу Group Policy Management Console.

4.4 Безопасность

Большое внимание было уделено безопасности системы. В частности, система теперь устанавливается в максимально ограниченном виде, без каких-либо дополнительных служб, что уменьшает поверхность атаки. В Windows Server 2003 также включён программный межсетевой экран Internet Connection Firewall.

Впервые появилась служба теневого копирования тома которая автоматически сохраняет старые версии пользовательских файлов, позволяя при необходимости вернуться к предыдущей версии того или иного документа. Работа с теневыми копиями возможна только при установленном "клиенте теневых копий" на ПК пользователя, документы которого необходимо восстановить.

Используемая в поликлинике ОС. Операционная система Microsoft Windows XP установленная в поликлиники на всех компьютерах, ОС семейства Windows, созданной на базе технологии NT. Windows XP под Kaspersky Internet Security 2010 собрала в себе достоинства уже знакомых пользователям операционных систем предыдущих поколений: удобство, простоту в установке и эксплуатации ОС, а также надежность и многофункциональность Windows 2000. Если сравнить Windows XP с более ранними версиями Microsoft Windows, в новой операционной системе легко обнаружить множество значительных отличий. Завершают характеристику системы повышенная надежность, защита от несанкционированного доступа и гибкость управления - всего этого удалось достичь благодаря новой системе шифрования файлов и применению средств управления

4.5 Аппаратная совместимость

Поддержка операционной системой установленного в компьютере оборудования, а конкретнее - наличие всех необходимых драйверов.

Windows XP поддерживает стандарты ISA, USB, PCI, SCSI, PS/2, корректно работает с устройствами Plug and Play. Некоторые сложности могут возникнуть разве что с настройкой ряда устаревших устройств, подключаемых к шине ISA и не поддерживающих стандарт Plug and Play. Помимо прочего оборудования Windows XP по умолчанию поддерживает множество новой периферийной аппаратуры, такой как цифровые фото - и видеокамеры, сканеры, USB-микрофоны, оборудование для Интернет-телефонии и цифровые сканеры.

4.6 Антивирусные программы

Kaspersky Internet Security 2010 - используемая поликлиникой.

Передовые антивирусные технологии.

Интеллектуальная защита в режиме реального времени.

Улучшенная защита при работе в интернете и с электронной почтой.

Блокирование подозрительных действий программ.

Защита от кражи логинов, паролей и других личных данных.

Минимальное влияние на работу компьютера.

Новый интуитивно понятный интерфейс.

Режим безопасного запуска программ.

Виртуальная клавиатура.

Начало формы.

Конец формы.

Защита в режиме реального времени	Защита от всех типов угроз

Kaspersky Internet Security 2010 - это оптимальное решение для защиты компьютера. Продукт содержит все необходимое для безопасной работы в интернете - от признанных во всем мире антивирусных технологий до самых передовых разработок в сфере информационной безопасности.

Самозащита антивируса от попыток выключения со стороны вредоносного ПО.

Блокирование ссылок на зараженные и фишинговые веб-сайты.

Проактивная защита от неизвестных угроз, основанная на анализе поведения программ.

Контроль работы программ и ограничение их доступа к важным областям ОС и личным данным пользователя.

Доступ к паролям, логинам и другим личным данным - только для доверенных программ.

Регулярные и экстренные обновления.

Блокирование баннерной рекламы на веб-страницах.

Защита от спама и фишинга в почтовых программах компьютера.

4.7 Прикладные программы

4.7.1 ABBYY FineReader® 9.0 Professional Edition

В ABBYY FineReader® 9.0 используется новая революционная технология адаптивного распознавания документов ADRT™ (англ. Adaptive Document Recognition Technology), второе поколение технологии распознавания цифровых фотографий документов (Digital Camera OCR), более удобный интерфейс, автоматическое определение языка документа, добавлены новые выходные форматы и поддержка Microsoft® Windows Vista® и Microsoft Office 2007.

Интерфейс ABBYY FineReader 9.0 позволяет пользователю выполнить наиболее типичные операции по конвертированию документов легко и быстро.

Технология ADRT™ позволяет анализировать и распознавать логическую структуру целого многостраничного документа вместо традиционного постраничного и посимвольного распознавания.

4.7.2 Microsoft®SQL Server™

СУБД подразделяется на две части: клиентскую и серверную. Основа работы сервера БД - использование языка запросов (SQL). Запрос на языке SQL, передаваемый клиентом (рабочей станцией) серверу БД, порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные транспортируются по сети от сервера к клиенту (рис.9). Тем самым, количество передаваемой по сети информации уменьшается во много раз.

Рис. 9.

4.7.3 Файрвол

Это программа, представляющая собой защитный барьер между Вашим компьютером и внешним миром. Хакеры используют специальное программное обеспечение для сканирования интернета и поиска незащищенных компьютеров. Такие программы посылают маленький пакет данных Вашему компьютеру. Если на компьютере нет файрвола, то он автоматически отвечает на принятое сообщение, и это означает для хакера, что система открыта и может быть взломана. Файрвол распознает такие случаи и не отвечает на подобные сообщения. Таким образом, хакеры даже не могут узнать, что Ваш компьютер подключен к сети.

5. Техническое построение локальной сети

Так выглядит построение локальной сети?

5.1 Кабельная сеть

Для кабельной среды передачи данных разработан стандарт кабельной сети - Структурированная кабельная система - универсальная кабельная сеть, предназначенная как для построения компьютерной сети, так и для работы иных систем, напр. телефонной сети.

5.1.1 Типы кабелей

Структура ЛВС используют кабели типа витая пара категорий 5e, 6 и 7,. Для обжима используют специальные клещи, но можно попробовать и отвёрткой

CROSS-OVER кабель (для соединения Компьютер - Компьютер):

С одной стороны:

БО О БЗ С БС З БК К С другой стороны меняются местами провода 1,2 и 3,6:

БЗ З БО С БС О БК К

"Прямой" кабель (для соединения Компьютер - HUB, Switch) С одной стороны:

БО О БЗ С БС З БК К С другой стороны ТОЧНО ТАК ЖЕ:

БО О БЗ С БС З БК К

5.1.2 Повторитель (repeater)

Рис. 10

Предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем повторения электрического сигнала "один в один" (рис.2.1).

5.1.3 Соединения компонентов сети "общая шина"

Шинная топологии компьютерной сети среда передачи информации представляется в форме коммуникационной линии, к которой подключены все рабочие станции.

5.1.4 Протоколы канального уровня

Все протоколы IEEE 802.3 определяют параметры среды передачи данных, алгоритм доступа к среде и скорость передачи данных. Один из значимых параметров - скорость передачи данных охватывает диапазон от 10 Mbps до 1000 Mbps и 10 GBit.

5.1.5 Протоколы сетевого уровня

В настоящее время стандартом дефакта является протокол IP (internet Protocol). Другие используемые протоколы NetBIOS EUI компании Microsoft и IPX компании Novell все более заменяются протоколом IP.

5.2 Постановка задач

Обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Сеть, отвечающая следующим требованиям

Передаваемая информация может распространяться в обе стороны

Что бы применение локальной сети снижало стоимость проводки и

унифицируемых подключений различных модулей.

Построение недорогой хорошей сети

Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.

Что бы выход из строя отдельных компьютеров не нарушил работоспособность сети в целом

Контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в локальной вычислительной сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей локальной

сети, должны подключаться или отключаться от нее.

Функционирование сети не должно зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Иметь необходимое основное и сетевое оборудование

Телекоммуникационный шкаф - Монтажный шкаф - Сетевая розетка и т.п.

Наличие современного программного обеспечения и операционной системы.

Примеры использования локальной сети в поликлиники

Врач с помощью локальной сети производит следующие операции:

ведение справочных баз данных лечебного учреждения;

настройка автоматизированных рабочих мест (АРМов), обеспечивающая доступ к функциям системы;

настройка доступа конкретных пользователей к функциям системы;

ведение паспортных данных пациентов в объеме листа переписи обслуживаемого населения;

ведение информации по случаям поликлинического обслуживания в объеме талона амбулаторного пациента и талона медосмотра;

ведение и обработка информации по дополнительной диспансеризации работников 6-ти бюджетных сфер, работающих с вредными условиями труда в рамках национального проекта "Здоровье", по дополнительной диспансеризации работающих граждан;

определение показателей деятельности поликлиники и получение дополнительных отчетных форм (государственных статистических отчетов для выбранных пациентов, а также отчетов по переписи пациентов, заболеваниям, посещениям, диспансерному учету, временной нетрудоспособности, инвалидности, случаям поликлинического обслуживания, медицинским услугам);

определение показателей деятельности поликлиники и получение дополни тельных отчетных форм (государственных статистических отчетов для вы бранных пациентов, а также отчетов по переписи пациентов, заболеваниям, посещениям, диспансерному учету, временной нетрудоспособности, инвалидности, случаям поликлинического обслуживания, медицинским услугам);

формирование счетов-реестров по дополнительной диспансеризации в рам - ках национального проекта "Здоровье";

Эти работы выполняются в специализированной программе "Поликлиника" (FoxPro 2.6) работающая под управлением операционных систем Windows XP. На все ПК поликлиники данная программа является основной. Различие ПО с другими ПК отсутствует.

5.3 Построение сети

Выбор поликлиники общая шина.

Руководство поликлиники все взвесив и оценив, решило установить локальную сеть общую шину.

Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям.

Выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом.

Хотя у общей шины имеется один серьезный недостаток, любой дефект кабеля полностью парализует всю сеть и все - же поликлинику это вполне устраивает так - как вся диагностика сети налажена руководством и даже если сеть некоторое время не будет функционировать, к каким - то затруднениям это не приведет

Количество компьютеров для лечащих врачей поликлиники: Равно количеству компьютеров, установленных в кабинетах врачей поликлиники (20 ПК).

5.3.1 Общая схема построений

После того как все разъемы на отрезках коаксиального кабеля, соединяющего отдельные сегменты сети, будут смонтированы, можно приступать к сборке самой сети.

Рис. 11. Общая схема построений в сети 10Base2: 1 - терминатор; 2 - Т-коннектор; J-I-коннектор (прямой переход)

К оконечным разъемам Т-коннекторов, к которым не присоединяется более никаких устройств, подключаются терминаторы - специальные заглушки, которые создают в локальной сети требуемое сопротивление нагрузки.

На участках сети, где требуется соединить два отрезка коаксиального кабеля без подключения промежуточного устройства, используются так называемые I-коннекторы или прямые переходы.

Терминаторы, либо, как их еще называют, колпачки или заглушки - это специальные металлические насадки, подключающиеся к разъемам Т-кон-некторов на крайних сегментах локальной сети 10Base2 и создающие в сети требуемое сопротивление нагрузки (рис. 12).

Рис. 12

5.3.2 Установка Т-коннекторов

Т-коннекторы предназначены для организации надежного соединения коаксиального кабеля с разъемом сетевого адаптера в сетях 10Base2. Внешне Т-коннектор представляет собой Т-образный трехсекционный разъем, к двум противоположным секциям которого подключаются разъемы BNC коаксиального кабеля, а третий фиксируется в соответствующем гнезде сетевого адаптера (рис.13).

Рис.13

5.3.3 Прямые переходы

Прямые переходы, или I-коннекторы, применяются, когда возникает необходимость соединить между собой несколько отрезков коаксиального кабеля (сегментов сети) без подключения между ними промежуточного устройства (рис. 14).

Рис. 14

Литература

Электронные учебники:

1. Новиков Ю. "Проект локальной сети"

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. "Компьютерные сети. Принципы, тех-нологии, протоколы"

3. А.Б. Семенов, С.К. Стрижаков, И.Р. Сунчелей. "Структурированные Кабельные Системы"

4. Кульгин М. "Программное обеспечение"

5. Сергей Полецкий. "ОС Windows Server 2003".

Приложение

Схема объединения компьютеров