Выбор размера и структуры сети

Под размером сети в данном случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними. Надо четко представлять себе, сколько компьютеров (минимально и максимально) нуждается в подключении к сети. При этом необходимо оставлять возможность для дальнейшего роста количества компьютеров в сети, хотя бы процентов на 20–50.

Требуемая длина линий связи сети также играет не малую роль в проектировании сети. Например, если расстояния очень большие, может понадобиться использование дорогого оборудования. К тому же с увеличением расстояния резко возрастает значимость защиты линий связи от внешних электромагнитных помех.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой. Сеть предприятия может включать в себя рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями.

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).

Еще одна важная задача – это выбор компьютеров . Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются на предприятии, то выделенный сервер желательно приобретать специально для сети.

Выбор сетевых программных средств

При выборе сетевого программного обеспечения (ПО) надо, в первую очередь, учитывать следующие факторы:

Какую сеть поддерживает сетевое ПО: одноранговую, сеть на основе сервера или оба этих типа;

Максимальное количество пользователей (лучше брать с запасом не менее 20%);

Количество серверов и возможные их типы;

Совместимость с разными операционными системами и компьютерами, а также с другими сетевыми средствами;

Уровень производительности программных средств в различных режимах работы;

Степень надежности работы, разрешенные режимы доступа и степень защиты данных;

Какие сетевые службы поддерживаются;

И, возможно, главное – стоимость программного обеспечения, его эксплуатации и модернизации.

Выбирая между продуктами компаний Microsoft и другими сетевыми ОС (например, Novell), необходимо иметь в виду, что традиционно преимуществами сетевых продуктов (например, сетевые ОС NetWare) считаются:

Более совершенная архитектура сетевой ОС;

Универсальность и функциональная полнота программных средств;

Большее быстродействие при данном типе аппаратуры;

Упрощенное администрирование сети;

Значительно более высокая защищенность от вирусов и несанкционированного доступа;

Поддержка различных типов пользователей на разных компьютерных платформах.

Главным преимуществом продуктов Microsoft считается лучшая совместимость с пользователями на базе ОС Microsoft Windows.

Выбор с учетом стоимости различных средств для построения компьютерной сети. Проектирование кабельной системы, оптимизация и отладка сети.

Выбор с учетом стоимости

Прежде всего следует определить возможные направления финансовых затрат (к данному этапу проектирования необходимые предпосылки для решения этой задачи уже имеются):

Дополнительные компьютеры и апгрейд существующих компьютеров. Необязательное направление затрат: при достаточном количестве и качестве существующих компьютеров их апгрейд не требуется (или требуется в минимальном объеме – например, для установки более современных сетевых карт); в одноранговой сети не нужен (хотя и желателен) также специальный файл-сервер.

Сетевые аппаратные средства (кабели и все, что необходимо для организации кабельной системы, сетевые принтеры, активные сетевые устройства – повторители, концентраторы, маршрутизаторы и т.д.).

Сетевые программные средства, прежде всего, сетевая ОС на необходимое число рабочих станций (с запасом).

Оплата работы приглашенных специалистов при организации кабельной системы, установке и настройке сетевой ОС, при проведении периодической профилактики и срочного ремонта. Необязательное направление затрат: для небольших сетей со многими из этих работ может и должен справляться штатный сетевой администратор (возможно, с помощью других сотрудников данного предприятия).

Проектирование кабельной системы

При выборе кабеля в первую очередь надо учитывать требуемую длину, а также защищенность от внешних помех и уровень собственных излучений. При большой длине сети и необходимости обеспечить секретность предаваемых данных или высоком уровне помех в помещении незаменим оптоволоконный кабель. Следует отметить, что применение оптоволоконных вместо электрических кабелей даже при достаточно комфортных условиях позволяет существенно (на 10-50 процентов) поднять производительность сети за счет снижения доли искаженных информационных пакетов.

При проектировании кабельных систем для локальных сетей накоплен большой опыт, на основе которого могут быть сформулированы общие рекомендации по организации таких систем. Более того, существуют стандарты под общим названием "структурированные кабельные системы (СКС)", которые особенно актуальны для вновь создаваемых или реконструируемых относительно больших локальных сетей на уровне предприятия. Они представляют собой объемные документы, детально описывающие и регламентирующие процесс создания кабельных соединений локальных сетей.

1. Локальные вычислительные сети FastEthernet и Gigabit Ethernet

Fast Ethernet - общее название для набора стандартов передачи данных в компьютерных сетях по технологии Ethernet со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от исходных 10 Мбит/с.

Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

• увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;
• сохранение метода случайного доступа Ethernet;
• сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T - наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet - к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;

100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Сеть Gigabit Ethernet – это естественный, эволюционный путь развития концепции, заложенной в стандартной сети Ethernet. Безусловно, она наследует и все недостатки своих прямых предшественников, например, негарантированное время доступа к сети. Однако огромная пропускная способность приводит к тому, что загрузить сеть до тех уровней, когда этот фактор становится определяющим, довольно трудно. Зато сохранение преемственности позволяет достаточно просто соединять сегменты Ethernet,Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в сеть, и, самое главное, переходить к новым скоростям постепенно, вводя гигабитные сегментытолько на самых напряженных участках сети. (К тому же далеко не везде такая высокая пропускная способность действительно необходима.) Если же говорить о конкурирующих гигабитных сетях, то их применение может потребовать полной замены сетевой аппаратуры, что сразу же приведет к большим затратам средств.

В сети Gigabit Ethernet сохраняется все тот же хорошо зарекомендовавший себя в предыдущих версиях метод доступа CSMA/CD, используются те же форматы пакетов (кадров) и те же их размеры. Не требуется никакого преобразования протоколов в местах соединения с сегментами Ethernet и Fast Ethernet. Единственно, что нужно, – это согласование скоростей обмена, поэтому главной областью применения Gigabit Ethernet станет в первую очередь соединение концентраторов Ethernet и Fast Ethernetмежду собой.

С появлением сверхбыстродействующих серверов и распространением наиболее совершенных персональных компьютеров класса "high-end" преимущества Gigabit Ethernet становятся все более явными. Так, 64-разрядная системная магистраль PCI, уже фактический стандарт, вполне достигает требуемой для такой сети скорости передачи данных.

Работы по созданию сети Gigabit Ethernet ведутся с 1995 года. В 1998 году принят стандарт, получивший наименование IEEE 802.3z (1000BASE-SX, 1000BASE-LX и 1000BASE-CX). Разработкой занимается специально созданный альянс (Gigabit EthernetAlliance), в который, в частности, входит такая известная компания, занимающаяся сетевой аппаратурой, как 3Com. В 1999 году принят стандарт IEEE 802.3ab (1000BASE-T).

Номенклатура сегментов сети Gigabit Ethernet в настоящее время включает в себя следующие типы:

1000BASE-SX – сегмент на мультимодовом оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 850 нм (длиной до 500 метров). Используются лазерные передатчики.

1000BASE-LX – сегмент на мультимодовом (длиной до 500 метров) и одномодовом (длиной до 2000 метров) оптоволоконном кабеле с длиной волны светового сигнала 1300 нм. Используются лазерные передатчики.

1000BASE-CX – сегмент на экранированной витой паре (длиной до 25 метров).

1000BASE-T (стандарт IEEE 802.3ab) – сегмент на счетверенной неэкранированной витой паре категории 5 (длиной до 100 метров). Используется 5-уровневое кодирование (PAM-5), причем в полнодуплексном режиме передача ведется по каждой паре в двух направлениях.

Специально для сети Gigabit Ethernet предложен метод кодирования передаваемой информации 8В/10В, построенный по тому же принципу, что и код 4В/5В сети FDDI (кроме 1000BASE-T). Таким образом, восьми битам информации, которую нужно передать, ставится в соответствие 10 бит, передаваемых по сети. Этот код позволяет сохранить самосинхронизацию, легко обнаруживать несущую (факт передачи), но не требует удвоения полосы пропускания, как в случае манчестерского кода.

Для увеличения 512-битного интервала сети Ethernet, соответствующего минимальной длине пакета, (51,2 мкс в сети Ethernet и 5,12 мкс в сети Fast Ethernet), разработаны специальные методы. В частности, минимальная длина пакета увеличена до 512 байт(4096 бит). В противном случае временной интервал 0,512 мкс чрезмерно ограничивал бы предельную длину сети Gigabit Ethernet. Все пакеты с длиной меньше 512 байт расширяются до 512 байт. Поле расширения вставляется в пакет после поля контрольной суммы. Это требует дополнительной обработки пакетов, но зато максимально допустимый размер сети становится в 8 раз больше, чем без принятия таких мер.

Кроме того, в Gigabit Ethernet предусмотрена возможность блочного режима передачи пакетов (frame bursting). При этом абонент, получивший право передавать и имеющий для передачи несколько пакетов, может передать не один, а несколько пакетов, последовательно, причем адресованных разным абонентам-получателям. Дополнительные передаваемые пакеты могут быть только короткими, а суммарная длина всех пакетов блока не должна превышать 8192 байта. Такое решение позволяет снизить количество захватов сети и уменьшить число коллизий. При использовании блочного режима расширяется до 512 байт только первый пакет блока для того, чтобы проверить, нет ли в сети коллизий. Остальные пакеты до 512 байт могут не расширяться.

Передача в сети Gigabit Ethernet производится как в полудуплексном режиме (с сохранением метода доступа CSMA/CD), так и в более быстром полнодуплексном режиме (аналогично предшествующей сети Fast Ethernet). Ожидается, что полнодуплексный режим, не налагающий ограничений на длину сети (кроме ограничений в связи с затуханием сигнала в кабеле) и обеспечивающий отсутствие конфликтов, станет в будущем основным для Gigabit Ethernet.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Новосибирский государственный технический университет»

Президентская программа

повышения квалификации инженерных кадров

Программа повышения квалификации

«Проектирование и организация коммуникационных сетей»

ВЫПУСКНАЯ АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА

тема «Проектирование локальной сети малого предприятия »

Слушатель: Белоусов М.Ю.

Преподаватель: Мищенко В.К.

Новосибирск 2012

Введение

1. Техническое задание

2. Используемые технологии

2.1 Топология

2.2 Обзор структурированной кабельной системы

2.3 Сетевое оборудование и среды передачи данных

2.4 Технологии локальных сетей

2.4.1 Технология Ethernet

2.4.2 Беспроводные локальные сети

3. Разработка архитектуры информационной сети

3.1 Выбор топологии сети для проекта

3.2 Выбор способа управления сетью

3.3 Выбор передающей среды

4. Проектирование проводной локальной сети (LAN)

5. Проектирование беспроводной локальной сети (WLAN)

5.1 Условия развёртывания сетей Wi-Fi

5.2 Разработка архитектуры с описанием основных параметров проектируемой WLAN

6. Выбор сетевого оборудования

6.1 Конфигурирование сервера

6.2 Выбор активного сетевого оборудования

7. Расчет PDV и PVV

7.1 Расчет PDV

7.2 Расчет PVV

Заключение

Список литературы

Введение

Результатом эволюции компьютерных технологий явились вычислительные сети. В настоящее время использование вычислительных сетей даёт предприятию многочисленные возможности. Конечной целью использования вычислительных сетей на предприятии является повышение эффективности его работы, которое может выражаться различными факторами: увеличении прибыли предприятия, повышение качества работы сотрудников, эффективное взаимодействие различных отделов предприятия как внутри отдельно взятого магазина, так и между торговыми точками.

Долгое время для организации локальной сети использовались проводные линии связи между отдельными узлами. Обладая многочисленными достоинствами, проводные технологии не могут полностью удовлетворить потребности крупной организации. Удаленность рабочих мест более чем на 100 м, сложность прокладки кабеля, многоэтажность здания, железобетонные перекрытия этажей - все эти факторы делают непригодным использование универсальной витой пары. На помощь приходят беспроводные сети (Wireless Local Area Network, WLAN), использующие для передачи информации радиоволны. Wi-Fi (это аббревиатура от Wireless Fidelity)- это один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам, стандарт IEEE 802.11.

Для предприятия выбор технологии ЛВС нужно делать, отталкиваясь от задачи, ведь цель предприятия - улучшение бизнеса. Технология Wi-Fi позволяет минимизировать время и затраты на развертывание сети. Поэтому если учесть ситуации, в которых при организации ЛВС невозможна прокладка кабеля, где стоимость прокладки кабельной сети несоизмеримо высока или необходима полная мобильность, то в этой области у беспроводных сетей нет конкуренции. Однако полностью новая технология еще не может вытеснить утвердившийся стандарт проводных сетей. Таким образом, для реализации ЛВС предприятия можно воспользоваться комбинированным вариантом.

Постановка задачи

Целью работы является разработка проекта информационной сети торговой организации.

Для решения поставленной цели необходимо разработать архитектуру информационной сети.

Актуальность проблемы

Разработка и внедрение вычислительной сети позволяет повысить эффективность работы предприятия: увеличение прибыли, повышение качества работы сотрудников, эффективное взаимодействие различных отделов предприятия как внутри отдельно взятого магазина, так и между торговыми точками. Разработанный проект учитывает особенности работы торговой организации.

Новизна работы

Для решения поставленных целей используются новые технологии, позволяющие улучшить качество реализации проекта при минимальной стоимости.

Практическая ценность

Выбор той или иной технологии реализации проекта основывается на сравнении и анализе средств решения поставленной задачи.

Внедрение результатов проекта .

Проект информационной сети внедрён и успешно эксплуатируется в торговой организации «Энтузиаст-Новосибирск».

1. Техническое задание

В данной работе рассматривается внедрение информационной сети в филиале торговой организации - магазин «Энтузиаст - Новосибирск». Он располагается на двух этажах цехового корпуса, а также занимает цокольный этаж, в котором располагается сервис центр магазина. Численность сотрудников магазина - 30 человек, половина из которых имеют персональный компьютер.

Реализация кабельной системы должна обеспечить интеграцию и работоспособность всех элементов и систем этажа.

ЛВС должна быть выполнена в соответствии с международным стандартом ISO/IEC 11801 на кабельные системы и состоять из горизонтальной и вертикальной подсистемы. Горизонтальная подсистема должна быть организована на основе 4-парного медного кабеля: неэкранированная витая пара категории 5е.

При развёртывании сети придётся столкнуться со сложностями в организации кабельной системы. Торговое помещение «Энтузиаст-Новосибирск» располагается в цеховом помещении. Сервисный центр магазина располагается на цокольном этаже, торговый зал представлен на первом и втором этажах здания. Эти факторы накладывают большие ограничения на использование современных сетевых технологий. Реализовать вертикальную кабельную структуру между этажами при наличии железобетонных перекрытий довольно проблематично. В данной ситуации выход видится в применении беспроводной технологии подключения для организации всей информационной сети предприятия. Однако стены здания также выполнены из железобетона: по этой причине сигнал Wi-Fi практически не доходит до некоторых помещений, в частности до кабинета бухгалтерии, где находятся 3 компьютера, особенно требовательные к скорости Интернета и локальной сети. Подвальные помещения также лишены возможности получать сигнал от беспроводной точки доступа.

2. Используемые технологии

2.1 Топология

Под топологией компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. При разработке данного проекта использовалась топология типа «звезда». Звезда (star) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным (рисунок 1).

Рис. 1 - Сетевая топология «звезда».

Достоинства звездообразной топологии:

а) нарушение соединения в каком-либо сегменте не прерывает работы локальной сети;

б) при подключении большого количества компьютеров не происходит снижения производительности;

в) безопасность информации обеспечивается на уровне сервера.

Недостатки звездообразной топологии:

а) выход из строя центрального узла приводит к неработоспособности всей сети;

б) наращивание сети сопряжено с большими финансовыми затратами

2.2 Обзор структурированной кабельной системы

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

СКС представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделённую на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъёмов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленные элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определённым правилам.

Кабельная система - это система, элементами которой являются кабели и компоненты, которые связаны с кабелем. К кабельным компонентам относится все пассивное коммутационное оборудование, служащее для соединения или физического окончания (терминирования) кабеля - телекоммуникационные розетки на рабочих местах, кроссовые и коммутационные панели («патч-панели») в телекоммуникационных помещениях, муфты и сплайсы.

Термин «структурированная» означает, с одной стороны, способность системы поддерживать различные телекоммуникационные приложения (передачу речи, данных и видеоизображений), с другой - возможность применения различных компонентов и продукции различных производителей, и с третьей- способность к реализации так называемой мультимедийной среды, в которой используются несколько типов передающих сред - коаксиальный кабель, UTP, STP и оптическое волокно.

Таблица 1 - Хронологическая таблица принятия категорий СКС

	Диапазон частот	Приложения, под которые разрабатывались категории	Год принятия стандарта
		Ethernet, 10Base-T
		Token Ring 16Мбит/с
		100Base-TX (Fast Ethernet) АТМ 155
		100Base-TX (Fast Ethernet) 1000Base-T (Gigabit Ethernet)
		Gigabit Ethernet 1000Base-TX Gigabit Ethernet 2,5 Гб/с
		Предложений нет

2.3 Сетевое оборудование и среды передачи данных

Сетевое оборудование - устройства, необходимые для работы компьютерной сети, такие как маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Обычно выделяют активное и пассивное сетевое оборудование:

· Активное сетевое оборудование. Под этим названием подразумевается оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. Задача активного оборудования заключается в создании и поддержании логической структуры каналов передачи данных поверх физических носителей.

· Пассивное сетевое оборудование. Под пассивным сетевым оборудованием подразумевается оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Пассивное оборудование составляет физическую инфраструктуру сетей (коммутационные панели, розетки, стойки, монтажные шкафы, кабели, кабель-каналы, лотки и т.п.) От качества исполнения кабельной системы во многом зависит пропускная способность и качество каналов связи.

Средой передачи информации называется канал связи, установленный между сетевыми компьютерами. Различают кабельные и беспроводные каналы связи. В настоящее время наиболее распространены именно кабельные системы, что связано с относительной дешевизной этого технологического решения (особенно в случае применения традиционных медных кабелей).

Как правило, данные в локальных сетях передаются последовательно (поразрядно). Это решение способствует уменьшению стоимости самого кабеля, поскольку с ростом числа каналов связи неизбежно увеличивается количество проводящих жил в самом кабеле. Использование достаточно длинных кабелей неизбежно ведет к удорожанию сети, причем порой стоимость кабеля сопоставима со стоимостью остальных аппаратных компонентов сети. Существуют также и другие негативные моменты, связанные с параллельной передачей сигналов по кабелю.

Все кабели, применяемые в локальных сетях, можно отнести к одной из трех категорий:

* кабели на основе витых пар (twisted pair), которые, в свою очередь, бывают экранированными (shielded twisted pair, STP), а также неэкранированными (unshielded twisted pair, UTP);

* коаксиальные кабели (coaxial cable);

* оптоволоконные кабели (fiber cable).

Невозможно однозначно сказать, какой кабель лучше, а какой - хуже. Все определяется конкретной решаемой задачей (сетевая архитектура и топология, величина бюджетных средств, наличие требований относительно расширяемости сети в будущем и т.д.). При наличии специфических требований к развертываемой локальной сети может оказаться приемлемым беспроводное решение. В этом случае информация передается по радиоканалу или с помощью инфракрасных лучей.

2.4 Технологии локальных сетей

2.4.1 Технология Ethernet

Ethernet был разработан Исследовательским центром в Пало Альто (PARC) корпорации Xerox в 1970-м году. Ethernet стал основой для спецификации IEEE 802.3, которая появилась 1980-м году. После недолгих споров компании Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation совместно разработали и приняли спецификацию (Version 2.0), которая была частично совместима с 802.3. На сегодняшний день Ethernet и IEEE 802.3 являются наиболее распространенными протоколами локальных вычислительных сетей (ЛВС). В настоящее Ethernet чаще всего используется для описания всех ЛВС работающих по принципу множественный доступ с обнаружением несущей (carrier sense multiple access/collision detection (CSMA/CD)), которые соответствуют Ethernet, включая IEEE 802.3.

Когда Ethernet был разработан, он должен был заполнить нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали на высокой скорости, но очень ограниченном расстоянии. Ethernet хорошо подходит для приложений, где локальные коммуникации должны выдерживать высокие нагрузки при высоких скоростях в пиках.

Физическое подключение.

IEEE 802.3 определяет несколько различных стандартов физического уровня, в то время Ethernet определяет только один. Каждый из стандартов протокола физического уровня IEEE 802.3 имеет наименование, в котором отражены его важнейшие характеристики. Физические характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Физические характеристики стандартов Ethernet Версии 2 и IEEE 802.3

Ethernet соответствует стандарту 10Base5 IEEE 802.3. Оба этих протокола определяют шинную топологию сети с соединительным кабелем между конечной станцией и действующей сетевой средой. В случае Ethernet, этот кабель называется трансиверный кабель. Трансиверный кабель соединяется с приемопередающим устройством, подключенным к физической сетевой среде.

Формат кадров стандартов Ethernet и IEEE 802.3 показан на рисунке 2.

Рис. 2 - Формат кадра сетей Ethernet.

Как кадр Ethernet, так и кадр IEEE 802.3 начинаются с чередующейся последовательности нулей и единиц, называемой преамбулой. Преамбула извещает принимающую станцию о начале кадра.

Байт перед адресом назначения в обоих кадрах является разделителем начала кадра - start-of-frame (SOF) delimiter. Этот байт заканчивается двумя единицами и служит для синхронизации приема всеми станциями сети.

Следующими полями в кадрах Ethernet и IEEE 802.3 являются поля адресов назначения (destination) и источника (source), длиной по 6 байтов. Адреса прошиваются в аппаратной части интерфейсных карт. Первые три байта определяют изготовителя интерфейсной карты, в то время как следующие три байта определяются самим изготовителем. Адрес источника всегда является адресом отдельного устройства, а адрес назначения может быть адресом отдельного устройства, групповым адресом, либо широковещательным.

В кадре Ethernet 2-байтовое поле, следующее за адресом источника, является полем типа. Это поле определяет протокол верхнего уровня, принимающий данные для последующей обработки, после того как завершится работа Ethernet.

В кадре IEEE 802.3 2-байтовое поле, следующее за адресом источника, является полем длины, показывающее количество байт данных, которые будут следовать за этим полем и предшествовать полю контрольной последовательности - frame check sequence(FCS).

Следующее за полем типа/длины поле содержит данные, передаваемые в кадре. После того как процессы физического и канального уровней завершатся, эти данные будут переданы протоколу верхнего уровня. В случае Ethernet протокол верхнего уровня определяется значением поля тип. В случае IEEE 802.3 тип протокола верхнего уровня определяется данными, содержащимися в кадре. Длина поля данных заполняется байтами набивки до минимальной длины кадра - 64 байта.

После поля данных следует 4-байтовое поле проверочной последовательности - FCS, содержащее величину проверки избыточности цикла - cyclic redundancy check (CRC). Эту величина вычисляется устройством-источником, а затем заново высчитывается устройством-приемником для проверки целостности информации.

2.4.2 Беспроводные локальные сети

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. 802.11 - первый промышленный стандарт для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может быть сравнен со стандартом 802.3 для обычных проводных Ethernet сетей .

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 определяет порядок организации беспроводных сетей на уровне управления доступом к среде (MAC-уровне) и физическом (PHY) уровне. В стандарте определен один вариант MAC (Medium Access Control) уровня и три типа физических каналов.

Подобно проводному Ethernet, IEEE 802.11 определяет протокол использования единой среды передачи, получивший название carrier sense multiple access collision avoidance (CSMA/CA). Вероятность коллизий беспроводных узлов минимизируется путем предварительной посылки короткого сообщения, называемого ready to send (RTS), оно информирует другие узлы о продолжительности предстоящей передачи и адресате. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция должна ответить на RTS посылкой clear to send (CTS). Это позволяет передающему узлу узнать, свободна ли среда и готов ли приемный узел к приему. После получения пакета данных приемный узел должен передать подтверждение (ACK) факта безошибочного приема. Если ACK не получено, попытка передачи пакета данных будет повторена.

В стандарте предусмотрено обеспечение безопасности данных, которое включает аутентификацию для проверки того, что узел, входящий в сеть, авторизован в ней, а также шифрование для защиты от подслушивания.

На физическом уровне стандарт предусматривает два типа радиоканалов и один инфракрасного диапазона.

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС. Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему, образует расширенную зону обслуживания (Extended Service Set). Стандартом предусмотрен также односотовый вариант беспроводной сети, который может быть реализован и без точки доступа, при этом часть ее функций выполняется непосредственно рабочими станциями.

3. Разработка архитектуры информационной сети

3.1 Выбор топологии сети для проекта

Выбор используемой топологии зависит от задач, условий, возможностей сети. Влияние на итоговой выбор топологии также влияют следующие факторы:

· Проектируемая скорость передачи данных внутри сети;

· Среда передачи данных;

· Максимальная протяженность сети;

· Пропускная способность;

· Стоимость оборудования, поддерживающего выбранную топологию.

В техническом задании сформированы условия на построение сети со скоростью передачи данных между узлами до 100Мбит/с.

На сегодняшний день широко распространена и имеет хорошую поддержку среди сетевого оборудования топология Fast Ethernet. Данный стандарт предусматривает скорость передачи данных до 100 Мбит/сек и поддерживает два вида передающей среды - неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Разновидности используемой среды для передачи данных представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Классификация протоколов по типам передающей среды

Для выбора необходимого типа сети рассмотрим основные требования каждого стандарта, которые основаны на стандарте IEEE 802.3u.

Технология 100Base-TX характеризуется следующими требованиями:

· Сетевая топология должна быть физической топологией типа «звезда» без ответвлений или зацикливаний;

· Должен использоваться кабель категории 5, либо 5е;

· Класс используемых повторителей определяет количество повторителей, которые можно каскадировать;

· Диаметр сети не должен превышать 205 метров.

Технология 100Base-FX характеризуется следующими требованиями:

· Максимальное расстояние между двумя узлами сети может достигать двух километров при полнодуплексной связи;

· Расстояние между концентратором и конечным устройством не должно превышать 208 метров

Технология 100Base-Т4 характеризуется следующими требованиями:

· Длина сегмента между узлами ограничена расстоянием в 100 метров;

· Должен использоваться кабель категории 3, 4 или 5.

Технология 100BASE-FX позволяет располагать рабочие станции на большом удалении от центрального узла, но при этом в качестве передающей среды используется дорогостоящий оптический кабель, что резко увеличивает итоговый бюджет проекта сети. Так как решающим фактором принятия решения о выборе технологии является минимальная стоимость проекта, то в основу конфигурации локальной сети положена технология 100Base-TX.

Стандарт 100BASE-TX определяет сегмент Ethernet на основе неэкранированных витых пар (UTP) категории 5 и выше с топологией звезда. Суммарное количество кабеля, необходимого для объединения такого же количества компьютеров, оказывается гораздо больше, чем в случае шины. С другой стороны, обрыв кабеля не приводит к отказу всей сети, диагностика неисправности сети становится значительно проще. В сегменте 100BASE-TX передача сигналов осуществляется по двум витым парам проводов, каждая из которых передает только в одну сторону (одна пара - передающая, другая - принимающая). Кабелем, содержащим такие двойные витые пары, каждый из абонентов сети присоединяется к сетевому коммутатору.

3.2 Выбор способа управления сетью

Требования к организации сети определяются характером решаемых задач на предприятии. Решение о выборе того или иного способа управления принимается на основании подсчета рабочего парка машин организации и выбора структуры предприятия (рисунок 3)

Рис. 3 - Выбор способа управления сетью

Каждый компьютер должен быть подключен к локальной сети. Сотрудник магазина, в зависимости от выполняемых обязанностей, должен иметь доступ только к определённому набору данных - принцип вертикальной структуры предприятия. Такой подход к организации локальной сети возможно организовать только с помощью выделенного сервера.

Сервер позволяет разграничить права и обязанности локальных пользователей, обеспечить безопасный доступ к данным. Еще одна важная функция сервера - это централизованное управления локальной сетью.

3.3 Выбор передающей среды

Залогом успеха при проектировании локальной сети является грамотный выбор передающей среды, так как она определяет качество и надежность работы всей структуры в целом.

Передающая среда в локальных сетях представлена следующими каналами:

· медный кабель;

· волокно - оптический кабель;

· радиоканал;

· оптический канал;

· лазерный канал.

Выбор передающей среды обусловлен требованиями организации к проекту сети:

· Невысокая стоимость сети;

· Широкая инфраструктура сети;

· Способность к масштабированию.

Зачастую сеть доступа не может быть организована только за счет проводных технологий по ряду причин:

· Проблема прокладки кабеля из-за особенностей конструкции зданий, которая приводит к высокой стоимости сети;

· Высокая стоимость работ;

· Удалённость рабочих мест более чем на 100м, что накладывает ограничение на использование технологии 100BASE-TX.

В подобных случаях задача может быть решена за счет использования радиоканала, стандартом которого для локальных сетей стала технология Wi-Fi. Передача данных по радиоканалу во многих случаях надёжнее и дешевле, чем передача по коммутируемым каналам. При отсутствии развитой сетевой инфраструктуры использование радиосредств для передачи данных часто является единственно разумным вариантом организации связи. Сеть передачи с использованием точек доступа может быть развёрнута практически в любом здании.

Факторы, служащие основой для распространения радиосетей.

· Гибкость конфигурации. Все беспроводные сети поддерживают как режим инфраструктуры (подключение через точку доступа) так и режим "равный с равным" (без применения точки доступа). Добавление новых пользователей и установка новых узлов сети в любом месте не вызывают трудностей. Беспроводные сети могут быть установлены для временного использования в помещениях, где нет инсталлированной кабельной сети.

· Простота расширения сети. Беспроводные рабочие станции могут добавляться без ухудшения производительности сети. Перегрузки сети трафиком можно легко избежать добавлением точки доступа для сокращения времени отклика сети.

· Беспроводной доступ в Интернет. Подключение беспроводной точки доступа к коммутатору сети позволяет пользователям, имеющим на своих компьютерах адаптеры для приёма радиосигнала, разделять общий доступ в Интернет.

· Передающая среда. Сигнал распространяется с помощью маломощного шумоподобного сигнала, имея более десятка частотных каналов шириной 22 МГц в области 2,4 ГГц.

Приведем в таблице все аргументы при выборе передающей среды (таблица 4)

Таблица 4 - Аргументы при выборе передающей среды

Тип кабеля	Достоинства	Недостатки
	· доступность по цене; · доступность инструментов для установки разъемов (RJ45); · удобство прокладки кабеля; · 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 по сравнению с неэкранированной витой парой	· несколько более высокая цена по сравнению с кабелем типа UTP.
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.
Беспроводная технология	· устранение необходимости организации кабельной системы; · мобильность рабочих станций (простота их перемещения внутри зданий	· относительно дорогое оборудование; · сильная зависимость надежности соединения от наличия препятствий;

4. Проектирование проводной локальной сети (LAN)

Рассмотрев технические требования, переходим к проектированию участка локальной сети с использованием проводной технологии стандарта 802.3

Существует четыре основных правила корректной конфигурации Ethernet 802.3:

1. Количество узлов не должно превышать 1024.

2. Максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией.

3. Время двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала.

4. Сокращение межкадрового интервалапри прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

· ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства - источники кадров (соединение DTE - DTE);

· ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;

· ограничения на общий максимальный диаметр сети;

· ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

Приведем расчет самого длинного сегмента сети для определения верности построения локальной сети с использованием технологии Fast Ethernet (рисунок 4). Подробный план помещения представлен в приложении.

Посчитаем итоговую длину сегмента кабеля: 27 + 5 + 25 + 55= 112м. С учетом 10% запаса на установку розеток, протяжку и монтаж кабеля получим итоговую длину самого длинного сегмента около 123 м, что является предельным значением для технологии 100BASE-TX.

Построим техническую модель разрабатываемой локальной сети. СКС устанавливается на 1-м этаже 2-х этажного цехового здания, включающего цокольный этаж, с размерами в плане 55x25 м.

Рис. 4- Расчет самого длинного сегмента локальной сети

Высота этажа составляет 4.5 м, общая толщина перекрытий равна 50 см. На 1-м этаже использована цеховая планировка, которая представляет собой торгово-выставочный зал 55х15м, а также несколько комнат с фактическими размерами 5х4м. На цокольном этаже использована однотипная коридорная планировка рабочих помещений, которые имеют одинаковые размеры 11.5x11м. Коридор шириной 2 метра проходит по всей длине продольной оси этажа. 2-й этаж представлен открытым помещением с размерами 55x10м

В коридоре и во всех помещениях 1-го и цокольного этажей имеется подвесной потолок с высотой свободного пространства 35 см. Стены помещений изготовлены из армированного бетона и покрыты штукатуркой, толщина которой составляет 1 см. Каких-либо дополнительных каналов в полу и стенах, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, строительным проектом здания не предусмотрено. Серверы и центральное оборудование ЛВС будут размещены в помещении серверной, то есть используется принцип одноточечного администрирования.

Создаваемая СКС должна обеспечить функционирование ЛВС: для этого на каждом рабочем месте монтируется информационная розетка с одним розеточным модулем. Для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы вдоль коридора за подвесным потолком устанавливаются лотки. Расстояние от верхней кромки лотка до капитального потолка равно 25 см. Серверная располагается в центре этажа, и поэтому на каждую половину лотка укладываются кабели. В рабочих помещениях прокладка кабеля в соответствии с требованиями этой проектной работы будет выполняться в декоративных коробах (располагаются на высоте 1 м. от пола). Для перехода от лотков к коробам в стенках рабочих помещений сверлятся отверстия, в которые прокладывается кабель (рисунок 5)

Рис. 5 - Схема прокладки кабеля

Горизонтальная подсистема СКС строится на основе неэкранированных 4-х парных кабелей UTP категории 5e, проложенных по одному к каждому блоку розеток. Характеристики кабеля по затуханию, перекрестным наводкам и импедансу приведены в таблице:

Требуемая средняя длина кабеля(L cp) рассчитывается с использованием эмпирической формулы, исходя из предположения, что рабочие места распределены по обслуживаемой площади равномерно:

Lcp =(Lmax+Lmin)/2,

где Lmin и Lmax - соответственно длины кабельной трассы от точки размещения кроссового оборудования до информационного разъема самого близкого и самого далекого рабочего места, посчитанные с учетом технологии прокладки кабеля, всех спусков, подъемов, поворотов и особенностей здания. При определении длины трасс необходимо добавить технологический запас величиной 10% от Lcp и запас Х для процедур разводки кабеля в распределительном узле и информационном разъеме; так что длина трасс L составит:

L= (1,1*Lcp+X)*N,

где N - количество розеток.

Рассчитаем необходимое количество кабеля. Дробные значения округляем до целых.

Для цокольного этажа Lmin и Lmax равны соответственно 20 и 123 метров.

Lcp = (20+123)/2 = 71м.

L = (1,1*71+2)*11= 881 метр кабеля.

Известно, что в бухте (катушке) 305 метров кабеля. Тогда для создания горизонтальной подсистемы необходимо 3 бухты.

Подсистема управления включает в себя кроссовое оборудование для коммутации сигналов, передаваемых по медному кабелю.

Коммутация рабочих мест осуществляется при помощи специальных кросс-кабелей к главному кроссовому элементу (коммутатор). Применение такой схемы обеспечивает более безопасный метод коммутации активного оборудования.

В помещении серверной согласно выбранному оборудованию устанавливается один открытый 19” телекоммуникационный шкаф (стойка) высотой 42U, в котором размещаются:

· сетевой коммутатор D-Link DES-1024D;

· сервер;

· 2 ИБП APC Smart-UPS RM 2U

· маршрутизатор Cisco 2811

Для коммутации шкаф укомплектовывается патч-кордами длиной 0,5, 1 и 1,5м.

Получившаяся топология ЛВС приведена на рисунке 6.

Структурированная кабельная система, являющаяся единой транспортной средой для различных систем и объединяющая в себе ранее разрозненные сети, требует изменения существующих ранее принципов организации эксплуатации и технического обслуживания локальных, телефонных и прочих сетей.

Разработанный проект охватывает не только общую кабельную систему, но и интегрированную локальную сеть, которую можно подразделить на следующие подсистемы:

· кабельное хозяйство;

· главное активное оборудование (маршрутизатор, коммутаторы и концентраторы);

· основное вычислительное оборудование (серверы с дополнительным оборудованием, подключенным к ним);

· периферийное активное оборудование (персональные компьютеры, телефонные аппараты и др.).

Рис. 6 - Топология проводной ЛВС

Основной задачей обслуживающего и ремонтно-технического персонала является устранение возникающих неисправностей в различных подсистемах. Эти функции обычно совмещались с другими обязанностями администратора, что приводило к сложности выполнения ремонтных работ в случае аврала.

В случае инсталляции структурированной кабельной системы высокое качество всех компонентов, тестирование всей кабельной системы на соответствие категории 5е после проведения инсталляции сводят к минимуму вероятность возникновения аварии в кабельном хозяйстве.

5. Проектирование беспроводной локальной сети (WLAN)

5.1 Условия развёртывания сетей Wi-Fi

При принятии решений относительно развертывания беспроводных LAN (WLAN) необходимо учитывать:

· особенности работы протоколов передачи данных 802.11;

· поведение мобильных узлов;

· вопросы защиты;

· качество связи (QoS);

· приложения, используемые беспроводными клиентами.

Физический аспект выполнения картирования места работ дает возможность понять, какую зону покрытия имеет каждая точка доступа, каково количество точек доступа, необходимое для покрытия заданной области, и установить параметры каждого канала и излучаемую мощность.

5.2 Разработка архитектуры с описанием основных параметров проектируемой WLAN

кабельный локальный сеть сервер

Возможны несколько вариантов построения беспроводной сети. В простейшем случае она может быть построена на беспроводных сетевых адаптерах с использованием точки доступа в качестве базовой станции, что обеспечивает минимальную стоимость, но при этом ограниченный радиус действия и зависимость скорости соединения от количества клиентов и их удаленности от точки доступа. Другой вариант это развертывание распределённой беспроводной сети на базе двух или более точек доступа. Этот вариант обеспечивается так называемый «бесшовный» роуминг, когда абонент, покидая зону действия одной точки доступа, автоматически подключается к зоне действия другой. При добавлении в структуру сети беспроводных коммутаторов или маршрутизаторов, получаем сеть на основе централизованной архитектуры, но это вносит дополнительные затраты на приобретение сетевого оборудования, зато позволяет достичь максимальной производительности и большей эффективности. Такие устройства могут использоваться как для создания каналов "точка-точка", так и для развертывания масштабных сетей сложной топологии с возможностью многократной ретрансляции сигналов. Однако данная реализация в условиях проекта является нецелесообразной, так как беспроводная сеть будет использоваться как дополнение к уже существующей проводной локальной сети. Также последний вариант построения является самым дорогостоящим.

Наконец, то, что больше всего интересует вас и пользователей вашей WLAN, - это такие характеристики беспроводных устройств, как зона уверенного приема и пропускная способность. Они напрямую связаны с радиусом действия и скоростью передачи данных. Радиус действия - это расстояние, на котором потери на трассе становятся равными коэффициенту усиления системы.

При развертывании WLAN в помещениях главной сложностью является учет прохождения сигнала через перегородки, стены и железобетонные перекрытия (таблица 6). Любые преграды уменьшают уровень сигнала, увеличивают потери и сказываются на скорости передачи данных. Радиоэфир довольно чувствителен к различного рода помехам. Условия приема и передачи радиосигнала ухудшают не только физические препятствия, также помехи создают и различные радиоизлучающие приборы (таблица 5).

Таблица 5 - Ослабление сигнала, вызванное различными препятствиями

Препятствие	Ослабление, дБ	Эффективная дальность, %
Открытое пространство
Окно (неметаллизированная краска)
Окно (металлизированная краска)
Тонкая стена
Средняя стена (дерево)
Толстая стена (твердый материал толщиной 15 см)
Очень толстая стена (твердый материал толщиной 30см)
Пол / потолок (армированный бетон)

Проблема качества сигнала не решится простым увеличением мощности точек доступа. Такой подход не гарантирует повышения качества связи, а скорее наоборот - ведет к его ухудшению, так как создает массу помех в том диапазоне частот, который используют другие точки доступа. Так как точки доступа 802.11 предоставляют разделяемую среду, то в определенный момент времени лишь одна из них может вести передачу данных. Как следствие, масштабирование таких сетей ограничено. Единственный способ точно определить потери на трассе в конкретных условиях эксплуатации - это провести картирование места развертывания сети. Однако все равно полезно знать механизмы, которые влияют на характеристики системы, и то, как можно определить коэффициент усиления вашей системы и сравнить его с аналогичным параметром других систем.

Дальность расстояния определяется характеристиками помещений, в которых развертывается беспроводная сеть. Так, производители указывают максимальное значение скорости при условии прямой видимость между точкой доступа и клиентом. Одна из особенностей обмена данными в беспроводных сетях заключается в том, что при ухудшении качества связи скорость передачи автоматически падает, но падает не плавно, а до следующего фиксированного значения, то есть дискретно. В общем случае скоростной ряд для 802.11g выглядит следующим образом: 1, 2, 5.5, 11, 22, 54 Мбит/с. При улучшении качества связи скорость вновь поднимается до оптимального на текущий момент значения.

Подключение и настройка беспроводных точек доступа не является простой процедурой. Однако, только грамотное расположение точки доступа определяет оптимальной диапазон передающего устройства.

Для обеспечения уверенного приёма сигнала точки доступа должны находиться на оптимальном уровне, обеспечивающем равномерное покрытия зоны этажа, а также должны находиться друг от друга на значительном расстоянии, чтобы не быть подверженными взаимному влиянию.

Для реализации совместной работы точек доступа следует выбрать принцип объединения их в единую архитектуру. Существует 2 вариант объединения, рассмотренные в таблице 6.

Таблица 6 - Возможные варианты реализации архитектуры WLAN

объединения ТД	Проводной	Беспроводной
объединения	ТД сегментами кабеля объединяются с маршрутизатором напрямую, либо через коммутаторы	ТД по радиоканалу объединяются с центральной ТД («мост») по принципу «точка - точка» или «точка - несколько точек», которая взаимодействует с маршрутизатором
Достоинства	централизованная архитектура, возможность «бесшовного» роуминга	отказ от проводов
Трудности	требуется прокладка кабельной системы	требуется настройка каналов для корректной работы, дабы исключить перекрываемость зон обслуживания

Для обеспечения беспроводного соединения точек доступа с коммутационным узлом необходима поддержка 2-х канальной работы точек доступа. Один из каналов обеспечивает постоянное соединение с маршрутизатором, а второй - производит вещание данных в сеть. Данная реализация значительно требует использования дорогостоящих ТД, цена которых не может окупить прокладку кабеля до каждой их точек. По этому причине объединение ТД с сетевым узлом будет производиться с помощью сетевого кабеля.

Определившись с основными параметрами проектируемой сети, рассмотрим схему реализации беспроводной сети как дополнение основной проводной локальной сети (рисунок 7).

Рис. 7 - Реализация беспроводного сегмента в рамках LAN.

Проанализировав возможную реализацию сети, сразу встаёт вопрос об отдельном питании точек доступа, которые обычно располагают как можно выше в пределах этажа. Подводить питание сети 220В является довольно сложной процедурой, за исключением тех случаев, когда розетки 220В уже имеются на стенах. Выходом из данной ситуации является подключение к сети еще одного коммутатора с поддержкой технологии Power over Ethernet. Данная технология позволяет подавать питающее напряжение устройствам через сетевой кабель Ethernet. Сетевой коммутатор необходимо расположить на одинаковом удалении от точек доступа для минимизации прокладки кабеля между точкой доступа и коммутатором (рисунок 8)

Рис. 8 - Реализация беспроводного сегмента в рамках LAN с дополнительным коммутатором.

Рассмотрев реализацию беспроводного сегмента в рамках LAN, следует представить реализацию комбинированной локальной сети организации (рисунок 9).

Рис. 9 - Реализация комбинированной локальной сети.

6. Выбор сетевого оборудования

Выбор сетевого оборудования - один из самых ответственных шагов в реализации проекта. При выборе необходимо учитывать множество факторов:

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

· скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

· 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, коммутаторов, маршрутизаторов).

Заранее продуманная и правильным образом сконфигурированная сетевая инфраструктура позволит в дальнейшем при замене или модернизации оборудования не задумываться о качестве работы информационной сети.

6.1 Конфигурирование сервера

Сервер построен на основе серверной архитектуры Intel с использованием серверного чипсета Intel 3000 с частотой системной шины 800/1066MHz, с поддержкой работы двухъядерного процессора Intel Pentium D, использованием памяти unbuffered SDRAM DDR2-533/667 (до 8GB), шин PCI-Express x8 и PCI-Express x4. Сервер ориентирован на использование дисковой подсистемы на базе фиксированных SAS HDD.

Сервер обладает минимальной стоимостью и компактностью, удобством обслуживания, эксплуатационной надежностью, средствами автоматической диагностики и устранения неисправностей. Изготавливается в корпусе Rackmount высотой 1U, что позволяет установить его в стандартную 19-ти дюймовую стойку для сервера (рисунок 10)

Основные характеристики:

· процессор: Intel® Pentium D 3.00 GHZ;

· ОЗУ: 4Gb unbuffered SDRAM DDR2-667;

· RAID-контроллер: Adaptec ASR-2405 PCI-E x8, 4-port SAS/SATA, RAID 0/1/10/JBOD, Cache 128Mb;

· дисковый массив: 4 x 500GB SAS hard drive, RAID 0+1;

· накопитель: DVD-RW/CD-RW SATA

· источник питаниямощностью 350W.

Рис. 10 - Сервер на базе серверного чипсета Intel 3000.

Приведённая конфигурация подобрана из потребности при минимальной цене получить сервер, который сможет справляться с поставленными перед ним задачами. Сервер может использоваться для следующих служб:

· файл-сервер;

· сервер доменных имен;

· брандмауэр;

· сервер DHCP;

· локальный DNS с перенаправлением неизвестных запросов на вышестоящий DNA.

6.2 Выбор активного сетевого оборудования

Приведем список активного сетевого оборудования, использующегося для организации сети:

а) Коммутатор 10/100 Мбит/с с 24 портами D-Link DES-1024D (рисунок 11).

Рис. 11- Коммутатор D-Link DES-1024D.

Неуправляемый Коммутатор DES-1024D 10/100Mbps разработан для повышения производительности рабочих групп и обеспечения высокого уровня гибкости при построении сети. Мощный, но простой в использовании, этот коммутатор позволяет пользователям легко подключаться к любому порту как на скорости 10Mbps, так и 100Mbps для увеличения полосы пропускания, уменьшения времени отклика и обеспечения требованиям по высокой загрузке.

Коммутатор имеет 24 порта 10/100Mbps, позволяя рабочим группам гибко совмещать Ethernet и Fast Ethernet. Эти порты обеспечивают определение скорости и автоматически переключаются как между 100BASE-TX и 10BASE-T, так и между режимами полного или полудуплекса.

Все порты поддерживают контроль за передачей трафика - flow control. Эта функции минимизирует потерю пакетов, передавая сигнал коллизии, когда буфер порта полон.

Корпус коммутатора выполнен в 19-ти дюймовом формате, что позволяет установить его в одну стойку с сервером.

б) Коммутатор D-Link DES-1008P (рисунок 12).

Рис. 12 - Коммутатор D-Link DES-1008.

8-портовый настольный коммутатор DES-1008P D-Link с 8 портами РоЕ позволяет домашним и офисным пользователям легко подключать и подавать питание по Power over Ethernet (PoE) на устройства, такие как беспроводные точки доступа (АР), IP-камеры и IP-телефоны, а также подключать к сети другие Ethernet-устройства (компьютеры, принтеры, NAS). Разработанный специально для домашних пользователей и малого бизнеса, этот компактный коммутатор РоЕ работает почти бесшумно, что позволяет поместить его практически в любой комнате или офисе.

DES-1008P имеет 4 порта 10/100Base-TX с поддержкой протокола РоЕ. На каждый порт PoE подаётся питание с мощностью до 15,4 Вт, в итоге коммутатор может подавать питание до 123Вт, что дает возможность пользователям подключить к DES-1008P устройства, совместимые с 802.3af. Это позволяет размещать устройства в труднодоступных местах (потолки, стены и т.д.) вне зависимости от расположения розеток питания и минимизировать прокладку кабеля. Для подачи питания через DES-1008P на устройства, не совместимые с 802.3af PoE, рекомендуется использовать PoE-адаптеры (например, DWL-P50).

Установка устройства происходит легко и быстро и не требует дополнительных настроек. Поддержка автоматического определения полярности MDI/MDI-X на всех портах исключает необходимость в использовании кроссовых кабелей для подключения к другому коммутатору или концентратору. Функция автосогласования скорости на всех портах автоматически определяет скорость (10Мбит/с или 100Мбит/с) для обеспечения совместимости и оптимальной производительности. При включении устройств 802.3af DES-1008P автоматически выбирает подходящее питание. Кроме того, DES-1008P содержит диагностические светодиодные индикаторы для отображения статуса и активности портов. Это позволяет быстро обнаружить и исправить возникшие проблемы в сети. Благодаря фильтрации скорости и методу коммутации store-and-forward, DES-1008P поддерживает максимальную производительность сети с минимальными ошибками при передаче пакетов. Благодаря портам РоЕ, высокой производительности и простоте использования, 8-портовый коммутатор D-Link с 4 портами РоЕ DES-1008P является идеальным выбором для подключения устройств РоЕ в домашних сетях и сетях малых предприятий.

в) Точка доступа D-Link AirPremier DWL-3200AP (рисунок 13).

Рис. 13 - Точка доступа D-Link AirPremier DWL-3200AP.

Мощная и надежная внутриофисная точка доступа D-Link AirPremier DWL-3200AP предназначена для сетей масштаба предприятия и предлагает богатый набор функций для построения управляемых и защищенных беспроводных локальных сетей. Точка доступа поддерживает стандарт Power over Ethernet (PoE). В комплект поставки точки доступа входят две антенны с высоким коэффициентом усиления 5 dBi, что позволяет обеспечить оптимальный радиус действия беспроводной сети.

DWL-3200AP помещена в металлический корпус с вентиляцией, что соответствует нормам пожарной безопасности и гарантирует защиту от перегрева. Точка доступа поддерживает стандарт 802.3af Power over Ethernet (PoE), что позволяет устанавливать это устройство даже в тех местах, где силовые розетки питания не доступны.

г) Маршрутизатор Cisco 2811

Рис. 14- Cisco 2811

Функции Cisco 2811

* Одновременная работа различных сервисов (например, обеспечения безопасности и голосовой связи) со скоростью физической линии, а также расширенных сервисов в нескольких каналах T1/E1/xDSL WAN

* Отличная защита инвестиций благодаря повышенной производительности и модульности

* Отличная защита инвестиций благодаря повышенной модульности

* Увеличенная плотность благодаря четырем слотам высокоскоростных интерфейсных карт распределенных сетей

Подобные документы

Установка структурированной кабельной системы в одноэтажном офисном здании. Расчет количества информационных розеток. Администрирование компьютерной сети и выбор топологии. Основные задачи оптимизации локальных сетей. Проектирование аппаратной станции.

курсовая работа , добавлен 25.03.2015


Сравнительный анализ различных топологий сетей. Исследование элементов структурированной кабельной системы. Методы доступа и форматы кадров технологии Ethernet. Локальные сети на основе разделяемой среды: технология TokenRing, FDDI, Fast Ethernet.

курсовая работа , добавлен 19.12.2014


Этапы проектирования структурированной кабельной системы. Выбор топологии сети, среды передачи и метода доступа. Администрирование и управление структурированной кабельной системы. Физическая среда передачи в локальных сетях. Особенности Windows Server.

курсовая работа , добавлен 27.11.2011


Выбор и обоснование технологий построения локальных вычислительных сетей. Анализ среды передачи данных. Расчет производительности сети, планировка помещений. Выбор программного обеспечения сети. Виды стандартов беспроводного доступа в сеть Интернет.

курсовая работа , добавлен 22.12.2010


Знакомство с понятием структурированной кабельной системы: ее подсистемы, типы кабелей, проектирование плана здания, серверной, кампуса. Различные технологии передачи данных, составление схемы соединений. Расчет стоимости оборудования, тест сети.

курсовая работа , добавлен 13.12.2013


Топология и принципы администрирования кабельной сети, выбор метода подключения сетевого оборудования. Проектирование локальной вычислительной сети. Оценка затрат на внедрение структурированной кабельной системы и системы бесперебойного питания.

дипломная работа , добавлен 28.10.2013


Обзор и анализ возможных технологий построения сети: Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet. Основные виды кабелей и разъемов. Выбор архитектуры, топологии ЛВС; среды передачи данных; сетевого оборудования. Расчет пропускной способности локальной сети.

дипломная работа , добавлен 15.06.2015


Разработка проекта компьютерной сети на основе технологии Fast Ethernet. Выбор топологии сети, кабельной системы, коммутатора, платы сетевого адаптера, типа сервера и его аппаратного обеспечения. Характеристика существующих мобильных операционных систем.

курсовая работа , добавлен 06.08.2013


Схемы взаимодействия устройств, методы доступа и технология передачи данных в информационной сети. Ethernet как верхний уровень интегрированной системы автоматизации. Разработка конфигурации сервера, рабочих станций и диспетчерской станции предприятия.

курсовая работа , добавлен 30.04.2012


Анализ зоны проектирования, информационных потоков, топологии сети и сетевой технологии. Выбор сетевого оборудования и типа сервера. Перечень используемого оборудования. Моделирование проекта локальной сети с помощью программной оболочки NetCracker.

Инфраструктура информационных технологий, главным образом, базируется на локальной вычислительной сети, поэтому, от того насколько качественно будет спроектирована и создана локальная вычислительная сеть (ЛВС) , зависят показатели качества функционирования инфраструктуры в целом.

Специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» всегда готовы выполнить для Вас проектирование ЛВС Вашего офиса, предприятия, иных объектов, что в свою очередь позволит Вам объединить в одну целую систему рабочие места, офисную технику, различные установки и элементы, включающие в себя ЭВМ и микропроцессоры.

Процесс создания ЛВС включает в себя три стадии:

Проектирование ЛВС с учетом необходимых нормативных документов, согласование проектной документации с заказчиком и с различными инстанциями (при необходимости);
- сборка, установка и объединение в единое целое элементов сети ЛВС;
- пуско-наладочные работы и передача ЛВС в пользование заказчику.
При подготовке проектной документации инженеры-проектировщики ООО «Моспроект-Инжиниринг» учитывают возможность применения в проектируемой сети ЛВС комплектующих различных производителей с мировыми именами, таких как Hyperline, Krone и других производителей.
Специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» оперативно проведут все необходимые подготовительные (предпроектные) работы, а именно, выполнят обследование помещений, а при необходимости обследование прилегающей территории, инженерные изыскания, составят планы расположения рабочих мест, оргтехники, серверов, различных элементов сети и прочих приборов.
При необходимости объединения ЛВС отдельных подразделений, филиалов, строений в единую территориальную распределенную сеть, специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг» готовы предложить Вам и такого типа проекты, а именно - проектирование территориальных распределительных сетей. При проектировании ЛВС, по инициативе заказчика, наши специалисты предусмотрят возможность подключения к ЛВС по принципу удаленного доступа оборудования специалистов - фрилансеров, работающих удаленно, также удаленное подключение может потребоваться и штатным сотрудникам, находящихся вне офиса, например в командировках, на различных объектах или в полевых условиях. Удаленный доступ к ЛВС предусматривается с учетом норм кибербезопасности, установленных организацией заказчика.

Что представляет собой ЛВС в повседневной жизни предприятия/офиса?

ЛВС представляет собой систему высокотехнологичной, "умной" связи, объединяющую в единую целую систему персональные компьютеры, офисную технику, серверы, телефонию, системы мониторинга, охраны, учета и контроля доступа, системы управления, прочих систем и элементов, включающих в себя различные процессоры, микропроцессоры, чипы, аппараты, контроллеры, панели управления, программное обеспечение. Назначение ЛВС на предприятии, в офисе, в иных структурах заключается в безопасной, оперативной и синхронной передачи данных различного типа (текст, графика, звук, видеоизображение и другие) между персональными компьютерами и серверами, иными элементами, взаимодействующими с системой. ЛВС позволяет принимать, обрабатывать и выводить на экраны ПК различного рода информацию с подключаемых к системе агрегатов, приборов, контроллеров, пультов управления, сенсоров, датчиков, прочей аппаратуры, а также управлять ими, задавая нужные параметры. ЛВС дает возможность быстрого и безопасного доступа к базам данных, а также управления ими. ЛВС - это еще и возможность создания на ее базе почтового хостинга, то есть корпоративной почты, относительно безопасного и подконтрольного доступа персонала к внешним сетевым ресурсам (интернет).
Возможностей и достоинств ЛВС великое множество, их можно продолжать перечислять еще долго, но основные моменты, на наш взгляд, мы Вам рассказали. Однако необходимо понимать, что для корректной и бесперебойной работы системы ЛВС необходимо администрирование, и чем больше система, тем сложнее ее обслуживание. Для этой цели предусмотрены специальные программные продукты, например - операционные системы, устанавливаемые на серверы. Такие программные продукты производят многие компании с мировыми именами, такие как Microsoft, Apple и другие. Стоит отметить, что для полноценной защиты информации, необходимо правильно подобрать программы защиты и мониторинга состояния ЛВС - в подобных вопросах Вас грамотно проконсультируют специалисты ООО «Моспроект-Инжиниринг».

ЛВС состоит из множества самостоятельных, отдельных систем, а также подсистем, сегментов, модулей и элементов, назовем их для удобства - единицами ЛВС. Так вот, проектирование ЛВС представляет собой разработку как бы отдельных проектов в отношении каждой единицы ЛВС, в последствии сведенных в общий проект, по принципу «от частного проекта к общему». Множество единиц ЛВС мы проектируем сами, например отдельные системы, подсистемы, также в наших проектах мы предусматриваем необходимость или возможность применения стандартных единиц ЛВС, то есть разработки различных производителей с известными именами, речь идет о готовых модулях, серверах, процессорах, микропроцессорах, контроллерах, панелях управления, различных аппаратах, узлах и так далее, в том числе и о программном обеспечении. Специалисты компании ООО «Моспроект-Инжиниринг» помогут Вам подобрать готовые единицы ЛВС от мировых производителей, либо разработают их самостоятельно, затем выполнят общее проектирование, основываясь на выбранном.

По завершении проектных работ в отношении ЛВС, заказчик получает следующие проектные документы, а именно:

Схема, отражающая взаимодействие между электронно-вычислительными машинами ЛВС и программным продуктом
- схема, отражающая структурированную кабельную систему (СКС), иными словами - документ, включающий в свой состав графическую информацию о телефонной сети здания и прокладках ЛВС вместе с оборудованием. Графическая информация о телефонизации здания и собственно ЛВС отражена в настоящем документе в виде аппликации на плане здания (офиса, завода, магазина и т.д.). Отметим, что подготовка схемы СКС требует больших трудозатрат по сравнению с остальными работами, в связи с чем рассматривается отдельно от других работ.
Проектные работы над взаимодействием между электронно-вычислительными машинами ЛВС.
В результате составляется схема, отражающая развертывание ЛВС, иными словами, схема, на которую нанесены условные обозначения компьютеров, иной техники, с указанием инсталлированного программного продукта, а также формирующихся в этом случае потоков информации.
Проектные работы над кабельными системами ЛВС.
Формируется пакет документации, в состав которого входят документы, необходимые при проектировании ЛВС в том или ином здании.
Наименование документов, входящий в пакет, и их содержание должны строго соответствовать регламенту ГОСТ Р 21.1703-2000.
Проект ЛВС оформляется строго по рекомендациям исходящих из ГОСТ 21.101-97.
Отсутствие проекта, просто-напросто, не позволит Вам смонтировать ЛВС, если сеть охватывает большие площади, большое здание, тем более, если речь идет о группе зданий.

Наиболее важными разделами проекта ЛВС считаются:

1. Схема, отражающая структуру ЛВС;
2. Рабочая документация (графическая) - схемы, чертежи, экспликации и т.д.;
3. Классификация оборудования.
Схема, отражающая структуру ЛВС, предназначена главным образом для общей визуализации системы коммуникаций. Рабочая документация в виде графических документов предназначена для корректной сборки ЛВС. Классификация оборудования важна для формирования сметных расчетов, контрактов (договоров), актов, технических заданий на монтажные работы, иных документов, также для оформления договоров на изготовление и поставку оборудования, для осуществления общей сборки ЛВС.

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТОВ ЛВС - ЭТО НАЧАЛЬНАЯ И НЕОБХОДИМАЯ СТАДИЯ ПО СОЗДАНИЮ НАДЕЖНОЙ ОПОРЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ, ОФИСА И МНОГИХ ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ.

Специалисты компании ООО «Моспроект-Инжиниринг» всегда готовы предложить Вам множество версий проектных решений, учитывая Ваши пожелания, исходя из Ваших финансовых возможностей, а также технические характеристики Вашего помещения.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кроме основных компонент сеть может включать в состав блоки бесперебойного питания, резервные приборы, современные динамически распределяемые объекты и различные типы серверов (такие как файл-серверы, принт-серверы или архивные серверы).

Создавая ЛВС, разработчик стоит перед проблемой: при известных данных о назначении, перечне функций ЛВС и основных требованиях к комплексу технических и программных средств ЛВС построить сеть, то есть решить следующие задачи:

Определить архитектуру ЛВС: выбрать типы компонент ЛВС;

Произвести оценку показателей эффективности ЛВС;

Определить стоимость ЛВС.

При этом должны учитываться правила соединения компонентов ЛВС, основанные на стандартизации сетей, и их ограничения, специфицированные изготовителями компонент ЛВС.

Конфигурация ЛВС для АСУ существенным образом зависит от особенностей конкретной прикладной области. Эти особенности сводятся к типам передаваемой информации (данные, речь, графика), пространственному расположению абонентских систем, интенсивностям потоков информации, допустимым задержкам информации при передаче между источниками и получателями, объемам обработки данных в источниках и потребителях, характеристикам абонентских станций, внешним климатическим, электромагнитным факторам, эргономическим требованиям, требованиям к надежности, стоимости ЛВС и т. д.

Исходные данные для проектирования ЛВС могут быть получены в ходе предпроектного анализа прикладной области, для которой должна быть создана АСУ. Эти данные уточняются затем в результате принятия решений на этапах проектирования ЛВС и построения все более точных моделей АСУ, что позволяет в «Техническом задании на ЛВС» сформулировать требования к ней. Лучшая ЛВС - это та, которая удовлетворяет всем требованиям пользователей, сформулированным в техническом задании на разработку ЛВС, при минимальном объеме капитальных и эксплуатационных затрат.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получение навыков выбора топологии, элементов локальной вычислительной сети, а так же расчета времени задержки сигнала.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Проектирование конфигурации ЛВС относится к этапу проектирования технического обеспечения автоматизированных систем и осуществляется на этом этапе после распределения функции автоматизированной системы по абонентским станциям ЛВС, выбора типов абонентских станций, определения физического расположения абонентских станций.

Задание на проектирование включает требования к ЛВС, указания о доступных компонентах аппаратных и программных средств, знания о методах синтеза и анализа ЛВС, предпочтения и критерии сравнения вариантов конфигурации ЛВС. Рассмотрим варианты топологии и состав компонент локальной вычислительной сети.

1. Топология ЛВС.

Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами связи. На практике используются 4 базовые топологии:

Звездообразная (рис. 1);

Кольцевая (рис. 2);

Шинная (рис. 3);

Древовидная (рис. 1*);

Ячеистая (рис. 4).

Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная. Иногда для упрощения используют термины - кольцо, шина и звезда.

Древовидная топология (иерархическая, вертикальная). В этой топологии узлы выполняют другие более интеллектуальные функции, чем в топологии «звезда». Сетевая иерархическая топология в настоящее время является одной из самых распространенных. ПО для управления сетью является относительно простым, и эта топология обеспечивает точку концентрации для управления и диагностирования ошибок. В большинстве случаев сетью управляет станция A на самом верхнем уровне иерархии, и распространение трафика между станциями также инициируется станцией А. Многие фирмы реализуют распределенный подход к иерархической сети, при котором в системе подчиненных станций каждая станция обеспечивает непосредственное управление станциями, находящимися ниже в иерархии. Из станции A производится управление станциями B и C. Это уменьшает нагрузку на ЛВС через выделение сегментов.

Ячеистая топология (смешанная или многосвязная). Сеть с ячеистой топологией представляет собой, как правило, неполносвязанную сеть узлов коммутации сообщений (каналов, пакетов), к которым подсоединяются оконечные системы. Все КС являются выделенными двухточечными. Такого рода топология наиболее часто используются в крупномасштабных и региональных вычислительных сетях, но иногда они применяются и в ЛВС. Привлекательность ячеистой топология заключается в относительной устойчивости к перегрузкам и отказам. Благодаря множественности путей из станции в станцию трафик может быть направлен в обход отказавших или занятых узлов.

Топология сети влияет на надежность, гибкость, пропускную способность, стоимость сети и время ответа (см. Приложение 1 ).

Выбранная топология сети должна соответствовать географическому расположению сети ЛВС, требованиям, установленным для характеристик сети, перечисленным в таблице. Топология влияет на длину линий связи.

Рис.1. Топология звезда Рис.2 Топология кольцо

https://pandia.ru/text/78/549/images/image004_82.gif" width="279" height="292 src=">

Рис. 1* Топология распределенная звезда

Рис.3 Топология

линейная шина

прозрачное" соединение нескольких локальных сетей либо нескольких сегментов одной и той же сети, имеющих различные протоколы. Внутренние мосты соединяют большинство ЛВС с помощью сетевых плат в файловом сервере. При внешнем мосте используется рабочая станция в роли сервисного компьютера с двумя сетевыми адаптерами от двух различных, однако однородных вычислительных сетей.

В том случае, когда соединяемые сети отличаются по всем уровням управления, используется оконечная система типа шлюз, в которой согласование осуществляется на уровне прикладных процессов. С помощью межсетевого шлюза соединяются между собой системы, использующие различные операционные среды и протоколы высоких уровней

9. Исходные данные к заданию

Пользователи: студенты, преподаватели, инженеры, программисты, лаборанты, техники кафедры автоматизированных систем управления УГАТУ.

Функции:

1) реализация учебного процесса на лабораторных, практических занятиях, выполнение курсового и дипломного проектирования;

2) организация учебного процесса, подготовка к проведению занятий, разработка методического обеспечения;

3) разработка программного обеспечения для работы в сети;

4) профилактика и ремонт оборудования.

Расчет стоимость оборудования ЛВС:

ЛВС должна допускать подключение большого набора стандартных и специальных устройств, в том числе: ЭВМ, терминалов, устройств внешней памяти, принтеров, графопостроителей, факсимильных устройств, контрольного и управляющего оборудования, аппаратуры подключения к другим ЛВС и сетям (в том числе и к телефонным) и т. д.

ЛВС должна доставлять данные адресату с высокой степенью надежности (коэффициент готовности сети должен быть не менее 0.96), должна соответствовать существующим стандартам, обеспечивать "прозрачный" режим передачи данных, допускать простое подключение новых устройств и отключение старых без нарушения работы сети длительностью не более 1 с; достоверность передачи данных должна быть не больше +1Е-8.

11. Перечень задач по проектированию ЛВС

11.1. Выбрать топологию ЛВС (и обосновать выбор).

11.2. Нарисовать функциональную схему ЛВС и составить перечень аппаратных средств.

11.3. Выбрать оптимальную конфигурацию ЛВС.

11.4. Произвести ориентировочную трассировку кабельной сети и выполнить расчет длины кабельного соединения для выбранной топологии с учетом переходов между этажами. Поскольку существуют ограничения на максимальную длину одного сегмента локальной сети для определенного типа кабеля и заданного количества рабочих станции, требуется установить необходимость использования повторителей.

11.5. Определить задержку распространения пакетов в спроектированной ЛВС.

Для расчетов надо выделить в сети путь с максимальным двойным временем прохождения и максимальным числом репитеров (концентраторов) между компьютерами, то есть путь максимальной длины. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них.

Расчет в данном случае ведется на основании таблицы 2.

Для вычисления полного двойного (кругового) времени прохождения для сегмента сети необходимо умножить длину сегмента на величину задержки на метр, взятую из второго столбца таблицы. Если сегмент имеет максимальную длину, то можно сразу взять величину максимальной задержки для данного сегмента из третьего столбца таблицы.

Затем задержки сегментов, входящих в путь максимальной длины, надо просуммировать и прибавить к этой сумме величину задержки для приемопередающих узлов двух абонентов (это три верхние строчки таблицы) и величины задержек для всех репитеров (концентраторов), входящих в данный путь (это три нижние строки таблицы).

Суммарная задержка должна быть меньше, чем 512 битовых интервалов. При этом надо помнить, что стандарт IEEE 802.3u рекомендует оставлять запас в пределах 1 – 4 битовых интервалов для учета кабелей внутри соединительных шкафов и погрешностей измерения. Лучше сравнивать суммарную задержку с величиной 508 битовых интервалов, а не 512 битовых интервалов.

Таблица 2.

Двойные задержки компонентов сети Fast Ethernet (величины задержек даны в битовых интервалах)

Тип сегмента	Задержка на метр	Макс. задержка
Два абонента TX/FX		Два абонента TX/FX
Два абонента T4		Два абонента T4
Один абонент T4 и один TX/FX		Один абонент T4 и один TX/FX
Экранированная витая пара
Оптоволоконный кабель
		Репитер (концентратор) класса I
TX/FX		Репитер (концентратор) класса II с портами TX/FX
Репитер (концентратор) класса II с портами T4		Репитер (концентратор) класса II с портами T4

Все задержки, приведенные в таблице, даны для наихудшего случая. Если известны временные характеристики конкретных кабелей, концентраторов и адаптеров, то практически всегда предпочтительнее использовать именно их. В ряде случаев это может дать заметную прибавку к допустимому размеру сети.

Пример расчета для сети, показанной на рис. 5:

Здесь существуют два максимальных пути: между компьютерами (сегменты А, В и С) и между верхним (по рисунку) компьютером и коммутатором (сегменты А, В и D). Оба эти пути включают в себя два 100-метровых сегмента и один 5-метровый. Предположим, что все сегменты представляют собой 100BASE-TX и выполнены на кабеле категории 5. Для двух 100-метровых сегментов (максимальной длины) из таблицы следует взять величину задержки 111,2 битовых интервалов.

Рис 5. Пример максимальной конфигурации сети Fast Ethernet

Для 5-метрового сегмента при расчете задержки, умножается 1,112 (задержка на метр) на длину кабеля (5 метров): 1,112 * 5 = 5,56 битовых интервалов.

Величина задержки для двух абонентов ТХ из таблицы – 100 битовых интервалов.

Из таблицы величины задержек для двух репитеров класса II – по 92 битовых интервала.

Суммируются все перечисленные задержки:

111,2 + 111,2 + 5,56 + 100 + 92 + 92 = 511,96

это меньше 512, следовательно, данная сеть будет работоспособна, хотя и на пределе, что не рекомендуется.

11.6. Определить надежность ЛВС

Для модели с двумя состояниями (работает и не работает) вероятность работоспособности компонента или, проще надежность, можно понимать по-разному. Наиболее распространенными являются формулировки:

1. доступность компонента

2. надежность компонента

Доступность используется в контексте ремонтоспособных систем. Из сказанного следует, что компонент может находиться в одном из трех состояний: работает, не работает, в процессе восстановления. Доступность компонента определяется как вероятность его работы в случайный момент времени. Оценка величины доступности производится с учетом среднего времени восстановления в рабочее состояние и среднего времени в не рабочем состоянии. Надежность можно записать:

______________среднее время до отказа______________

среднее время до отказа + среднее время восстановления

Количественные значения показателей надежности АИС должны быть не хуже следующих:

Среднее время наработки на отказ комплекса программно-технических средств (КПТС) АИС должно составлять не менее 500 часов;

Среднее время наработки на отказ единичного канала связи АИС должно составлять не менее 300 часов;

Среднее время наработки на отказ серверов АИС должно составлять не менее 10000 часов;

Среднее время наработки на отказ ПЭВМ (в составе АРМ) должно составлять не менее 5000 часов;

Среднее время наработки на отказ единичной функции прикладного программного обеспечения (ППО) КПТС АИС должно составлять не менее 1500 часов;

Среднее время восстановления работоспособности КПТС АИС должно составлять не более 30 минут; при этом:

Среднее время восстановления работоспособности КПТС после отказов технических средств должно составлять - не более 20 минут, без учета времени организационных простоев;

Среднее время восстановления работоспособности КПТС после отказа общего или специального программного обеспечения АИС - не более 20 минут без учета времени организационных простоев;

Среднее время восстановления работоспособности единичного канала связи КПТС должно составлять не более 3 часов;

Среднее время восстановления работоспособности КПТС в случае отказа или сбоя из-за алгоритмических ошибок прикладного программного обеспечения программно-технологического комплекса (ПТК) АИС, без устранения которых невозможно дальнейшее функционирование КПТС или ПТК АИС - до 8 часов (с учетом времени на устранение ошибок).

12.1. Перечень этапов проектирования конфигурации ЛВС с указанием принятых проектных решений.

12.2. Функциональная схема ЛВС (чертеж ЛВС с указанием марок оборудования и линий связи). В схеме рекомендуется отметить число рабочих станций в разных сегментах ЛВС, возможные резервы расширения и «узкие» места.

12.3. Результаты расчетов стоимости ЛВС (свести в таблицу с указанием наименования, количества единиц, цены и стоимости). При расчете стоимости учесть затраты на проектирование и монтаж ЛВС.

	Наименование		Количество	Стоимость	Примечание

12.4 Произвести расчет задержки ЛВС и ее надежности.

Приложение 1.

Таблица 1

Сравнительные данные по характеристикам ЛВС

Характеристика	Качественная оценка характеристик
Шинной и древовидной сети	Кольцевой сети	Звездообразной сети
Время ответа tотв.	В маркерной шине tотв. предсказуемо и зависит от числа узлов сети. В случайной шине t отв. зависит от нагрузки	tотв. Есть функция от числа узлов сети	toтв. зависит от нагрузки и временных характеристик центрального узла
Пропускная способность С	В маркерной шине зависит от количества узлов. В случайной шине С увеличивается при спорадических малых нагрузках и падает при обмене длинными сообщениями в стационарном режиме	С падает при добавлении новых узлов	С зависит от производительности центрального узла и пропускной способности абонентских каналов
Надежность	Отказы АС не влияют на работоспособность остальной части сети. Разрыв кабеля выводит из строя шинную ЛВС.	Отказ одной АС не приводит к отказу всей сети. Однако использование обходных схем позволяет защитить сеть от отказов АС	Отказы АС не влияют на работоспособность остальной части сети. Надежность ЛВС определяется надежностью центрального узла

В набор параметров линий связи ЛВС входят: полоса пропускания и скорость передачи данных, способность к двухточечной, многоточечной и/или широковещательной передаче (то есть допустимые применения), максимальная протяженность и число подключаемых абонентских систем, топологическая гибкость и трудоемкость прокладки, устойчивость к помехам и стоимость.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Условия физического расположения помогают определить наилучшим образом тип кабеля и его топологию. Каждый тип кабеля имеет собственные ограничения по максимальной длине: витая пара обеспечивает работу на коротких отрезках, одноканальный коаксиальный кабель - на больших расстояниях, многоканальный коаксиальный а волоконно-оптический кабель - на очень больших расстояниях.

Скорость передачи данных тоже ограничена возможностями кабеля: самая большая у волоконно-оптического, затем идут одноканальный коаксиальный, многоканальный кабели и витая пара. Под требуемые характеристики можно подобрать имеющиеся в наличии кабели.

Fast Ethernet 802.3u не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3 в виде глав. Новая технология Fast Ethernet сохранила весь MAC уровень классического Ethernet , но пропускная способность была повышена до 100 Мбит/с. Следовательно, поскольку пропускная способность увеличилась в 10 раз, то битовый интервал уменьшился в 10 раз, и стал теперь равен 0,01 мкс. Поэтому в технологии Fast Ethernet время передачи кадра минимальной длины в битовых интервалах осталось тем же, но равным 5,75 мкс. Ограничение на общую длину сети Fast Ethernet уменьшилось до 200 метров. Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же.

Официальный стандарт 802.3u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet :

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

- 100Base -T4 - для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

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

В Ethernet вводится 2 класса концентраторов: 1-го класса и 2-го класса. Концентраторы 1-го класса поддерживают все типы кодирования физического уровня (TX, FX, T4 ), т. е. порты могут быть разные. Концентраторы 2-го класса поддерживают только один тип кодирования физического уровня: либо TX/FX , либо T4 .

Предельные расстояния от хаба до узла:

- TX – 100 м, FX – многомодовые: 412 м (полудуплекс), 2км (полный). Одномодовые: 412 м (полудуплекс), до 100 км (полный), T4 – 100 м.

Концентратор 1-го класса в сети может быть только один, концентраторов 2-го класса – два, но м/д ними 5 м.

Витая пара (UTP)

Наиболее дешевым кабельным соединением является двухжильное соединение витым проводом, часто называемое витой парой (twisted pair ). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10-100 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простая установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

1. Традиционный телефонный кабель, по нему можно передавать речь, но не данные.

2. Способен передавать данные со скоростью до 4 Мбит/с. 4 витые пары.

3. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. 4 витых пар с девятью витками на метр.

4. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 16 Мбит/с. 4 витых пар.

5. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Состоит из четырех витых пар медного провода.

6. Кабель, способный передавать данные со скоростью до 1 Гб/с, состоит из 4 витых пар.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передаче информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый повторитель (repeater ). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (terminator).

Ethernet -кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick ) или желтый кабель (yellow cable ). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet -кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Более дешевым, чем Ethernet -кабель, является соединение Cheapernet -кабель или, как его часто называют, тонкий (thin ) Ethernet . Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 миллионов бит/с.

При соединении сегментов Cheapernet -кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet -кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединение сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50 ). Дополнительного экранирования не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (Tconnectors ). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей можетсоставлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapemet -кабеле - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и используется как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

2 вида оптоволокна :

1)одномодовый кабель – используется центральный проводник малого диаметра, соизмеримого с длиной волны света (5-10мкм). При этом все лучи света распространяются вдоль оптической оси световода, не отражаясь от внешнего проводника. В качестве используют лазер. Длина кабеля – 100км и более.

2)многомодовый кабель – используют более широкие внутренние сердечники (40-100мкм). Во внутреннем проводнике одновременно существует несколько световых лучей, отражающихся от внешнего проводника под разными углами. Угол отражения наз. модой луча. В качестве источника излучения применяются светодиоды. Длина кабеля – до 2км.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Олифер сети. Принципы, технологии, протоколы. - Спб.: Питер, 20с.

Гук, М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия.- СПб. : Изд-во Питер, 2004 .- 576 с.

Новиков, сети: архитектура, алгоритмы, проектирование.- М. : ЭКОМ, 2002 .- 312с. : ил. ; 23см. - ISBN -8.

Епанешников, вычислительные сети / , .- Москва: Диалог-МИФИ, 2005 .- 224 с.

1. http://*****/, система для автоматического создания проектов локальных вычислительных сетей
Составители: Николай Михайлович Дубинин

Руслан Николаевич Агапов

Геннадий Владимирович Старцев

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Лабораторный практикум по дисциплине

«Сети ЭВМ и телекоммуникации»

Подписано в печать хх.05.2008. Формат 60х84 1/16.

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.

Усл. печ. л. . Усл. кр. – отт. . Уч. – изд. л. .

Тираж 100 экз. Заказ №

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный

технический университет

Центр оперативной полиграфии УГАТУ

Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

ООО «Юникс» предлагает клиентам услуги по проектированию ЛВС любого уровня сложности. Создать локально вычислительную сеть необходимо, когда организации нужен общий канал передачи данных, к которому будет подключено различное офисное оборудование. Разработка таких проектов для небольших офисов не вызывает сложностей, но проектирование ЛВС предприятия – масштабная инженерная задача, требующая комплексных решений. Специалисты должны создать крупную надежную систему, с интеграцией большого количества компьютеров и другой аппаратуры, программным обеспечением с целью обеспечить грамотный монтаж ЛВС .

Первый этап в проектировании ЛВС сетей – подготовка технического задания. В данном документе содержатся все пожелания Клиента, касающиеся количества рабочих мест, распределительных пунктов, их размещения. Также учитываются особенности самой системы – например, ее категория. Основа чаще всего является комплексной – доступ к компьютерным и телефонным сетям нужен всем сотрудникам. Отсутствие технического задания сделает невозможным разработку проекта, а правильно составленное ТЗ позволит получить качественный проект по монтажу компьютерных сетей .

Специалисты нашей компании предоставляют Клиенту необходимые консультации для правильного формирования требований по техническому заданию. Если офис небольшой, от Клиента будет достаточно плана помещения, с указанием желаемого расположения элементов сети. Желательно направить данные по следующим пунктам:

• количество и местонахождение розеток
• пожелания по техническим нюансам работы сети
• предполагаемое оборудование и материалы

Используя полученную информацию, Проектный отдел создает эскиз, на котором обозначает все кабельные трассы. После этого составляется смета с указанием стоимости оборудования, материалов и услуг.

Разработка проекта ЛВС для крупных организаций

Работы по проектированию ЛВС предприятия отличаются большей трудоемкостью и комплексным подходом, с учетом всех особенностей ИТ-инфраструктуры. Разрабатывается техническая документация, в которую включаются:

• Разработка совместной работы входящих в сеть компьютеров. Формируется информационное взаимодействие устройств, учитывается используемое программное обеспечение.
• Подготовка проекта кабельной системы. По плану здания определяются маршруты прокладки кабельных трасс, определяются места под коммутационное оборудование, по нему составляются спецификации.

Существует три основные задачи, которые должны быть выполнены при проектировании ЛВС организации:

• разработка наиболее эффективной сетевой конфигурации
• выбор пассивного и активного сетевого оборудования
• обеспечение безопасности данных

Пассивное оборудование для ЛВС

В большинстве случаев проектирование ЛВС не предусматривает автоматического выбора одного вида оборудования, Клиенту предлагается несколько вариантов, основанных на его пожеланиях по стоимости и качеству. В комплекс пассивных устройств входят компьютерные розетки, кабельные каналы, шкафы для установки телекоммуникационного оборудования, патч панели. Проводится расчет портов для организации связи между узлами, протяженность кабелей и кабельных каналов, все узлы указываются на чертеже.

Активное оборудование для ЛВС

Когда топология сети сформирована, и расположение всех пассивных компонентов указано, проектирование ЛВС предприятия переходит к определению типа и численности подключаемого активного оборудования:

• Коммутаторы. Необходимы для объединения сетевых узлов в рамках определенного сегмента или сегментов сети.
• Маршрутизаторы. Объединяют локальную сеть и интернет в соответствии с установленными требованиями, осуществляется фильтрация трафика.