Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования российской федерации

Московский государственный институт электроники и математики

Кафедра ИКТ

Курсовая работа

по дисциплине "Сетевые технологии"

тема: "Проектирование локальной вычислительной сети"

Выполнил:

студент группы С-64

Степуро А.А.

Москва 2011 год

Задание

Спроектировать и описать ЛВС для школы отдаленной от населенных пунктов с учетом функциональных особенностей здания, которое занимает помещение со следующими параметрами:

· Общая площадь: 1300

· Количество этажей: 2

· Толщина стен: 30 см

· Количество комнат всего: 30

· Количество комнат с ПК: 25

· Количество компьютеров: 50

При проектировании сети необходимо учитывать общие требования к ЛВС:

· Производительность;

· Надежность ;

· Безопасность;

· Расширяемость

· Масштабируемость;

· Управляемость;

· Совместимость.

Введение

Современные школы переходят на новые стандарты образования, что в свою очередь требует переоснащения учебных классов, и модернизации всей школьной инфраструктуры для обеспечения новых стандартов образования. Данная курсовая работа направлена на изучение методов построения проектов ЛВС для школ стандартной формы обучения, что позволит получить опыт реализации проектов в реальных масштабах.

Архитектура сетей

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Архитектура терминал - главный компьютер

Архитектура терминал - главный компьютер (terminal - host computer architecture) - это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров. Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

1. Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

2. Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами. Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами - системная сетевая архитектура (System Network Architecture - SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) - это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп. Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или Windows for Workgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

· они легки в установке и настройке;

· отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

· пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

· малая стоимость и легкая эксплуатация;

· минимум оборудования и программного обеспечения;

· нет необходимости в администраторе;

· хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры "терминал - главный компьютер" или архитектуры "клиент - сервер".

Архитектура клиент - сервер

Архитектура клиент - сервер (client-server architecture) - это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис - это процесс обслуживания клиентов.

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент - сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы. Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь.

Клиенты - это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью. Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером.

Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

· NetWare фирмы Novel;

· Windows NT фирмы Microsoft;

· UNIX фирмы AT&T;

· Linux.

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью. Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент - серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент - серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

· позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

· обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

· эффективный доступ к сетевым ресурсам;

· пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Наряду с преимуществами сети клиент - серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

· неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;

· требуют квалифицированного персонала для администрирования;

· имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

· количество пользователей не превышает десяти;

· все машины находятся близко друг от друга;

· имеют место небольшие финансовые возможности;

· нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;

· нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент серверную сеть, если:

· количество пользователей превышает десяти;

· требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

· необходим специализированный сервер;

· нужен доступ к глобальной сети;

· требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

Оборудование

Составными частями разрабатываемой ЛВС являются:

· Серверное оборудование "5хSPARC Enterprise M9000" компании Oracle

· Коммутационное оборудование компании Cisco (switch): "3х6509", "1хС3750", "2х3550", "4х4948".

· Рабочие станции: 50хDell Сетевые карты встроенные

· Сетевой адаптер Ethernet 10/100Mbps UTP

· Кабель UTP 100Base TX, коннекторы

· Кабель 1000Base SX, коннекторы

· Кросс-панели 4хТип 2U

· пассивное оборудование: короба, розетки

Требование к оборудованию.

Сервер:

Коммутационное оборудование:

Рабочие станции:

Технические параметры и показатели

Сервер:

Sun SPARC Enterprise M9000 Server.

Монитор: Samsung 19' LCD

Рабочие станции:

Dell OptiPlex 380MT

Монитор Samsung 19' LCD

Коммутационное оборудование:

Коммутатор Cisco Catalyst 6509 емкостью 9 слотов обеспечивает среднюю плотность портов, что делает его идеальным решением для многих монтажных шкафов и опорных сегментов сетей.

Ключевые возможности:

Поддерживает все модули Catalyst 6500, включая все:

· Управляющие модули

· Модули коммутирующей матрицы

· Модули Fast Ethernet

· Модули Gigabit Ethernet

· Модули 10 Gigabit Ethernet

· Модули голосовой связи

· Модули Flex Wan

· Модули ATM

· Модули сервисов для гигабитных сетей (сервисы передачи контента, межсетевые экраны, обнаружение вторжений, IPSec/VPN, сетевой анализ, ускорение работы SSL)

Поддерживает программное обеспечение CatOS и IOS. Обеспечивает максимальную бесперебойность работы за счет резервирования и аварийного переключения между управляющими модулями за 2-3 с.

Коммутатор Cisco Catalyst 3550. Catalyst 3550-12T многоуровневый 12-ти портовый Гигабит коммутатор позволяет администраторам сети усиливать контроль за локальными сетями, комбинируя мощность интеллектуальных сетевых услуг представляемых Cisco IOS^R с простотой Веб-управления. Данное решение 1000BaseT дает средним клиентам возможность упростить доступ к сети, улучшить универсальность и защиту, используя Cisco IOS устанавливаемые или в основание или в вершине(top-of-the-stack) стека, при помощи медного кабеля 5-ой категории. Catalyst 3550-12T комбинирует характерный набор особенностей с простотой традиционного коммутирования локальной сети, включая многоуровневые услуги такие как IP маршрутизация, передовой сервис по запросу (quality of service - QoS), IP безопасность с удобством в работе через WEB с помощью Cisco Cluster Management Suite. Коммутатор Catalyst 3550-12T имеет десят 10/100/1000BaseT портов и два 1000BaseX порта на основе Gigabit Interface Converter (GBIC).

Коммутатор Cisco Catalyst 4948. Коммутатор Cisco Catalyst 4948 - это высокоскоростной проводной коммутатор с фиксированной конфигурацией, оптимизированный для серверной коммутации, с низкой задержкой, поддерживающий 2, 3 и 4 уровни и имеющий форм-фактор 1RU. Основанный на проверенной аппаратной и программной архитектуре Cisco Catalyst 4500 серии, коммутатор Cisco Catalyst 4948 предлагает исключительную производительность и надежность, многоуровневая агрегация высокопроизводительных серверов и рабочих станций. Высокая производительность и масштабируемость интеллектуальных сетевых служб становится доступной благодаря специализированным ресурсам, известным как тарнарная ассоциативная память (TCAM).

Коммутатор Cisco Catalyst 3750. Коммутатор семейства Catalyst 3750 Metro (ME-C3750-24TE-M) с 24 портами 10/100, 2 портами доступа Gigabit Ethernet SFP и 2 портами Gigabit Ethernet SFP с поддержкой расширенных сервисных возможностей (ES). Источник питания переменного или постоянного тока, возможность установки встроенного резервного источника питания.

"Более подробную информацию предоставляет разработчик данного оборудования. http://www.cisco.com/web/RU/products/switches.html"

Рабочие станции должны быть оборудованы блоками бесперебойного питания не менее 450 ватт.

Требования к надежности. Чтобы сеть работала исправно следует регулярно проводить профилактику оборудования, резервное копирование данные. Также необходима стабильная подача электроэнергии, соблюдение правил эксплуатации и монтажа оборудования.

Принцип работы

Передача и обмен данными в сети между рабочими станциями производится с помощью коммутаторов(switch), а обработка данных должна производиться рабочими станциями. В данной сети используется топология "иерархическая звезда". К главному серверу подключен коммутатор, который связан с другими коммутаторами, расположенные на этажах и отделах, и к ним подключены по отдельности рабочие компьютеры.

Программное обеспечение

На подключенные рабочие станции необходимо установить сетевое программное обеспечение (ПО):

Сетевая операционная система:

· для серверов - Red Hat Enterprise Linux for Servers

· для рабочих станций - fedora 15

Сетевые приложения, утилиты, антивирусное ПО:

· Clam AV

· Офисные программные средства(Open Office) и прикладные программы для выполнения прикладных задач на рабочих компьютерах и сервере.

Конструктивные требования

Монтаж сети проводить в соответствии с ГОСТом 50571.1 (выбор и монтаж электрооборудования). Сервер должен находиться отдельной, в хорошо вентилируемом помещении. Коммутаторы монтируются в специальные отведённые коробы, чтоб ограничить доступ простым пользователям. Оборудование должно быть расположено вдали от отопительных батарей, мест водоснабжения.

Условия эксплуатации

Работа с компьютером и серверным оборудованием. Компьютер и сервер предназначен для работы в закрытом отапливаемом помещении при следующих условиях:

· температура окружающего воздуха от +10°C до +35°C

· относительная влажность воздуха не более 80%

· в воздухе не должно быть паров агрессивных жидкостей и веществ, вызывающих коррозию

· атмосферное давление от 630 до 800 мм ртутного столба

· запыленность воздуха не более 0,75 мг/мі

· при работе с монитором расстояние от глаз должно быть 50-75см

· уровень шума не должен превышать 50дб

· Электропитание оборудования осуществляется от сети переменного тока напряжением 220V и заземлением с частотой 50Гц.

· Требования безопасности

От розетки подключенного компьютера не рекомендуется подавать электропитание на устройства, создающие при работе большие импульсные помехи в электрической сети (микроволновки, электровентиляторы и т.д). Запрещается использовать в качестве заземления газовые, водопроводные трубы, радиаторы и другие узлы парового отопления. Это может вызвать сбои в работе компьютера и привести к потере информации.

Дополнительные технические требования

В прокладке сети коммерческого банка используются коммутаторы которые соединяют рабочие станции с сервером отдельными кабелями.

Требования к патентной чистоте

Права на использование данной сети принадлежат коммерческому банку. При разработке локальной сети использовалось лицензионное программное обеспечение.

Порядок испытаний

Испытания проводятся для определения работоспособности и соответствия создаваемой локальной вычислительной сети условиям Технического Задания. Согласно ГОСТ 34.603-92 испытания ЛВС проводится в два этапа:

· Предварительные испытания. На этапе предварительных испытаний производится автономная проверка всех активных сетевых устройств, специфицированных в проекте. Автономная проверка необходима для определения правильности функционирования каждого активного устройства и выполняется тестированием оборудования с помощью встроенных тестов.

· Приемочные испытания. Приемочные испытания проводятся для определения соответствия ЛВС Техническому Заданию и решения вопроса о приемке ЛВС в эксплуатацию. Приемочные испытания необходимы для проверки функционирования всего комплекса ЛВС. Производятся при включении всего активного оборудования и всех рабочих станций и серверов, установленных в ЛВС на начальном этапе. При этом запускается общее сетевое программное обеспечение и проверяется наличие связи между рабочими станциями и серверами.

Информационная кабельная система

Структурированная кабельная система - основа информационной инфраструктуры любого коммерческого предприятия, позволяющая свести в единую систему множество информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные и телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и т.д.

Документирование кабельной системы

Документирование сети предназначено для восстановления сети после сбоя, локализации ошибок неисправностей и их прогнозирование. Техническая записка будет основываться на техническом задании, приведенном выше. Построение сети топологии "иерархическая звезда" исходит из плана здания и из особенностей организации, занимающей здание.

Используемое коммутационное оборудование

Таблица 1 - "Стандарт IEEE802.3(Ethernet) для медного кабеля (витая пара)"

Параметр	100BASE-TX
Скорость передачи данных, Мбит/с	10 (полный дуплекс)
Скорость (частота передачи) в линии	100 Мбит/с
Метод кодирования	Манчестерский
Уровень ошибок	1 на 108
Скремблирование на физическом уровне	Нет
Амплитуда сигнала, В	2,2 - 2,8
Уровень шума (амплитуда помехи)	менее 264мВ
Требования к UTP	Категории 3, 4, 5: UTP-3 - 100м, UTP-4 - 140м, UTP-5 - 150м
Число пар	2
Используемые контакты	1,2 и 3,6
Требования к среде передачи	На 10Мгц Att менее 11,5дБ, NEXTменее 30дБ Скорость распространения более 0,585с, Задержка распространения менее 1000нс
Примечания	Поддерживаются кабели 120 и 150Ом

Таблица 2 - "Стандарт IEEE802.3z оптоволоконный кабель"

Параметр	1000BASE-SX
Скорость передачи данных, Мбит/с	10 (полный дуплекс)
Скорость (частота передачи) в линии	1 Гбит/с
Метод кодирования	8B/10B
Уровень ошибок	1 на 108
Скремблирование на физическом уровне	Нет
Амплитуда сигнала, В	4,75 - 5,25
Уровень шума (амплитуда помехи)	менее 264мВ

Таблица 3 - Сетевой адаптер Ethernet

Модель	Семейство	Итерфейсы (варианты)	Примечания
3С597-TX	Fast EtherLink	10/100 BASE-TX
HFBR-5305	Gigabit Ethernet	1000 BASE-SX

Размещение оборудования кабельной системы

На рисунках 1, 2 изображены физические схемы сети, на которых отображено размещение оборудования кабельной системы

На рисунке 3 изображена логическая схема ЛВС коммерческого банка

сетевой коммутационный утилита программный

Размещение кабельных сегментов

Таблица 4 - Размещение кабельных сегментов

Код помещения	Код конечной станции или оборудования	Метраж кабеля для сегментов	Тип и количество коннекторов	Тип и количество сетевых розеток	Количество розеток питания
1 этаж	К1 К2 К3 К4 К5 К6 К7 К8 К9 К10 К11 К12 К13 К14 К15 К16	3,8 4 5,5 9 3 3 3 3 3 3 3 7 3 3 3 3	RJ-45, 42шт	UTP, патч корд, 3м, 16шт;	22шт
2 этаж	K17 K18 K19 K20 K21 K22 K23 K24 К25 К26 К27 К28 К29	3 13 7 8,5 15 7 7 5,5 3 9,5 3 3 3	RJ-45, 30шт	UTP патч корд, 3м, 13 шт	13шт
3 этаж	К30 К31 К32 К33 К34 К35 К36 К37 К38 К39 К40	3 5 4,5 3 1,5 4 2 1,5 2,5 6,5 2	RJ-45, 26шт	UTP патч корд, 3м, 11шт	11шт
4 этаж	Server 1 Server2 Server 3 Server 4

Таблица 5 - Размещение пассивного оборудования

Код помещения	Тип, количество кроcсоверных панелей или коммутационных шкафов	Тип, метраж коробов	Примечание
1 этаж	шкаф монтажный 1шт.	ESTAP SOHOLine22U 510x400x450mm	Шкаф прикрепить к стене на высоту не ниже 80 см , просверлить в стене и потолке отверстия для соединения с другими шкафами.
2 этаж	шкаф монтажный 1шт.	ESTAP SOHOLine22U 510x400x450mm
3 этаж	шкаф монтажный 1шт.	ESTAP SOHOLine22U 510x400x450mm

Таблица 6 - коммутационное оборудование

Код помещения	Тип оборудования	Количество портов/количество занятых портов
1этаж К1-К16	SWITCH SWITCH	16/8 16/8
2этаж К17-К29	SWITCH SWITCH	16/8 16/5
3этаж К29-40	SWITCH SWITCH	16/5 16/6

Расчет параметров сети

Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах. В таблице7.1 приведены данные, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet. Битовый интервал обозначен как bt.

Таблица 7. - Данные для расчета значения PDV

Тип сегмента	База левого сегмента	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1м,bt	Максимальная длина сегмента, м
10Base-T	15.3	42.0	165,0	0.113	100

PDV=15.3 + 100* 0.113=26.6 bt

Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575 bt, то данная сеть проходит по критерию времени двойного оборота сигнала.

Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV.

Для расчета PVV также можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE и приведенными в табл 7.2

Таблица 7.2 Уменьшение межкадрового интервала повторителями

Тип сегмента	Передающий сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-T	10,5	8

PVV= 10.5+8+8+8=34.5bt

Просуммировав, получим 34.5, что меньше предельного значения в 49 битовых интервала.

Таким образом, предложенная конфигурация сети соответствует стандартам Ethernet по всем параметрам, связанным и с длинами сегментов, и с количеством повторителей.

Распределение адресного пространства

Таблица 8 - распределение IP-адресов

Код помещения	Идент. код	IP-адрес и маска подсети
1 этаж	Server	192.168.1.1 255.255.255.0
	К1-К16	192.168.1.1/192.168.1.16 255.255.255.0
2 этаж	K17-К29	192.168.2.1/192.168.2.13 255.255.255.0
2 этаж	K30-40	192.168.3.1/192.168.3.11 255.255.255.0

Заключение

При выполнении курсовой работы была спроектирована локальная вычислительная сеть для работы коммерческого банка топологии "иерархическая звезда", объединившая 50 рабочих станций. В классах реализована технология Ethernet 100BASE-TX/1000BASE-SX. В качестве среды используется неэкранированная витая пара категории 5 и волоконно-оптический кабель. Рабочие станции подключаются к коммутатору (switch). Данная сеть использует не все ресурсы, возможно добавление коммутаторов и компьютеров. При этом скорость передачи данных и информационный поток останутся неизменными. Все пользователи локальной сети получают доступ к ресурсам файлового сервера с персонального рабочего места. Предлагаемая конфигурация локальной сети соответствует требованиям сети Ethernet. Она проходит по расчетам PVD и PVV.

Размещено на Allbest.ru