Проектирование локальных вычислительных сетей. Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используются три варианта кабельных систем

28.11.2023

Твой ПК

Московский Государственный Горный Университет

Кафедра Автоматизированных Систем Управления

Курсовой проект

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

на тему: «Проектирование локальной вычислительной сети»

Выполнил:

Ст. гр. АС-1-06

Юрьева Я.Г.

Проверил:

проф., д. т. н. Шек В.М.

Москва 2009

Введение

1 Задание на проектирование

2 Описание локально-вычислительной сети

3 Топология сети

4 Схема локальной сети

5 Эталонная модель OSI

6 Обоснование выбора технологии развертывания локальной сети

7 Сетевые протоколы

8 Аппаратное и программное обеспечение

9 Расчет характеристик сети

Список используемой литературы

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более 1 компьютера.

Основные преимущества, обеспечиваемые локальной сетью – возможность совместной работы и быстрого обмена данными, централизованное хранение данных, разделяемый доступ к общим ресурсам, таким как принтеры, сеть Internet и другие.

Еще одной важнейшей функцией локальной сети является создание отказоустойчивых систем, продолжающих функционирование (пусть и не в полном объеме) при выходе из строя некоторых входящих в них элементов. В ЛВС отказоустойчивость обеспечивается путем избыточности, дублирования; а также гибкости работы отдельных входящих в сеть частей (компьютеров).

Конечной целью создания локальной сети на предприятии или в организации является повышение эффективности работы вычислительной системы в целом.

Построение надежной ЛВС, соответствующей предъявляемым требованиям по производительности и обладающей наименьшей стоимостью, требуется начинать с составления плана. В плане сеть разделяется на сегменты, подбирается подходящая топология и аппаратное обеспечение.

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией «шина» (рис.1.) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Рис.1. Топология «Шина»

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Так как кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

· характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами в сети.

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру или к баррел-коннектору - для увеличения длины кабеля. К любому свободному - неподключенному - концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

Нарушение целостности сети

Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сеть «падает».

Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

Концепция топологии сети в виде звезды (рис.2.) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рис.2. Топология «Звезда»

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Достоинства

· Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

· Хорошая масштабируемость сети;

· Лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

· Высокая производительность сети;

· Гибкие возможности администрирования.

Недостатки

· Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;

· Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

· Конечное число рабочих станций, т.е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

При кольцевой топологии (рис.3.) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Рис.3. Топология «Кольцо»

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции.

Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями. Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий.

Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub – концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб».

При создании глобальных (WAN) и региональных (MAN) сетей используется чаще всего Ячеистая топология MESH (рис.4.). Первоначально такая топология была создана для телефонных сетей. Каждый узел в такой сети выполняет функции приема, маршрутизации и передачи данных. Такая топология очень надежна (при выходе из строя любого сегмента существует маршрут, по которому данные могут быть переданы заданному узлу) и обладает высокой устойчивостью к перегрузкам сети (всегда может быть найден маршрут, наименее загруженный передачей данных).

Рис.4. Ячеистая топология.

При разработке сети была выбрана топология «звезда» ввиду простой реализации и высокой надежности (к каждому компьютеру идет отдельный кабель).

1) FastEthernet с использованием 2 коммутаторов.(рис. 5)

2 сегмент

1 сегмент

Рис. 6. Топология FastEthernet с использованием 1 маршрутизатора и 2 коммутаторов.

4Схема локальной сети

Ниже представлена схема расположения компьютеров и протяжки кабелей по этажам (рис.7,8).

Рис. 7. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 1 этаже.

Рис. 8. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже.

Данная схема разработана с учетом характерных особенностей здания. Кабели будут расположены под искусственным напольным покрытием, в специально отведенных для них каналах. Протяжка кабеля на второй этаж будет осуществляться через телекоммуникационный шкаф, который расположен в подсобном помещении, которое используется как серверная комната, где располагаются сервер и маршрутизатор. Коммутаторы расположены в основных помещениях в тумбах.

Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов.

Протоколы, использующиеся на каждом уровне модели OSI, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Протоколы уровней модели OSI

Уровень OSI	Протоколы
Прикладной	HTTP, gopher, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, ModbusTCP, BACnetIP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent, eD2k, PROFIBUS
Представления	HTTP, ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, FTP, Telnet, SMTP, NCP, AFP
Сеансовый	ASP, ADSP, DLC, Named Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS, SOCKS
Транспортный	TCP, UDP, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой	IP, IPv6, ICMP, IGMP, IPX, NWLink, NetBEUI, DDP, IPSec, ARP, RARP, DHCP, BootP, SKIP, RIP
Канальный	STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS
Физический	RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, ITU-T, xDSL, ISDN, T-carrier (T1, E1), модификациистандарта Ethernet: 10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5, 100BASE-T (включает 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), 1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX

Следует понимать, что подавляющее большинство современных сетей в силу исторических причин лишь в общих чертах, приближённо, соответствуют эталонной модели ISO/OSI.

Реальный стек протоколов OSI, разработанный как часть проекта, был воспринят многими как слишком сложный и фактически нереализуемый. Он предполагал упразднение всех существующих протоколов и их замену новыми на всех уровнях стека. Это сильно затруднило реализацию стека и послужило причиной для отказа от него многих поставщиков и пользователей, сделавших значительные инвестиции в другие сетевые технологии. В дополнение, протоколы OSI разрабатывались комитетами, предлагавшими различные и иногда противоречивые характеристики, что привело к объявлению многих параметров и особенностей необязательными. Поскольку слишком многое было необязательно или предоставлено на выбор разработчика, реализации различных поставщиков просто не могли взаимодействовать, отвергая тем самым саму идею проекта OSI.

В результате попытка OSI договориться об общих стандартах сетевого взаимодействия была вытеснена стеком протоколов TCP/IP, используемым в Интернете, и его более простым, прагматичным подходом к компьютерным сетям. Подход Интернета состоял в создании простых протоколов с двумя независимыми реализациями, требующимися для того, чтобы протокол мог считаться стандартом. Это подтверждало практическую реализуемость стандарта. Например, определения стандартов электронной почты X.400 состоят из нескольких больших томов, а определение электронной почты Интернета (SMTP) - всего несколько десятков страниц в RFC 821. Всё же стоит заметить, что существуют многочисленные RFC, определяющие расширения SMTP. Поэтому на данный момент полная документация по SMTP и расширениям также занимает несколько больших книг.

Большинство протоколов и спецификаций стека OSI уже не используются, такие как электронная почта X.400. Лишь немногие выжили, часто в значительно упрощённом виде. Структура каталогов X.500 до сих пор используется, в основном, благодаря упрощению первоначального громоздкого протокола DAP, получившему название LDAP и статус стандарта Интернета.

Свёртывание проекта OSI в 1996 году нанесло серьёзный удар по репутации и легитимности участвовавших в нём организаций, особенно ISO. Наиболее крупным упущением создателей OSI был отказ увидеть и признать превосходство стека протоколов TCP/IP.

Для выбора технологии рассмотрим таблицу сравнений технологий FDDI, Ethernet и TokenRing (таблица 2).

Таблица 2. Характеристики технологий FDDI, Ethernet, TokenRing

Характеристика	FDDI	Ethernet	Token Ring
Битовая скорость, Мбит/с	100	10	16
Топология	Двойное кольцо деревьев	Шина/звезда	Звезда/кольцо
Среда передачиданных	Оптоволокно, неэкранированная витая пара категории 5	Толстый коаксиал, тонкий коаксиал,	Экранированная или неэкранированная витая пара, оптоволокно
Максимальная длина сети (без мостов)	(100 км на кольцо)	2500 м	40000 м
Максимальноерасстояние между узлами	2 км (не более 11 дБ потерь между узлами)	2500 м	100 м
Максимальноеколичество узлов	(1000 соединений)	1024	260 для экранированной витой пары, 72 для неэкранированной витой пары

После анализа таблицы характеристик технологий FDDI, Ethernet, TokenRing, очевиден выбор технологии Ethernet (вернее ее модификации FastEthernet), которая учитывает все требованиям нашей локальной сети. Т.к технология TokenRing обеспечивает скорость передачи данных до 16 мбит\сек, то мы ее исключаем из дальнейшего рассмотрения, а из-за сложность реализации технологии FDDI, наиболее разумно будет использовать Ethernet.

7Сетевые протоколы

Семиуровневая модель OSI является теоретической, и содержит ряд недоработок. Реальные сетевые протоколы вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной.

Основная недоработка OSI - непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет обмен данными между приложениями (вводя понятие порта - идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми дейтаграммами в OSI не предусмотрена - транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

Сетевые транспортные протоколы обеспечивают базовые функции, необходимые компьютерам для коммуникаций с сетью. Такие протоколы реализуют полные эффективные каналы коммуникаций между компьютерами.

Транспортный протокол можно рассматривать как зарегистрированную почтовую службу. Транспортный протокол гарантирует, что передаваемые данные доходят до заданного адресата, проверяя получаемую от него квитанцию. Он выполняет контроль и исправление ошибок без вмешательства более высокого уровня.

Основными сетевыми протоколами являются:

NWLink IPX/SPX/NetBIOS-совместимый транспортный протокол (NWLink) - это NDIS-совместимая 32-разрядная реализация протокола IPX/SPX фирмы Novell. Протокол NWLink поддерживает два интерфейса прикладного программирования (API): NetBIOS и Windows Sockets. Эти интерфейсы позволяют обеспечить связь компьютеров под управлением Windows между собой, а также с серверами NetWare.

Транспортный драйвер NWLink представляет собой реализацию протоколов низкого уровня NetWare, таких как IPX, SPX, RIPX (Routing Information Protocol over IPX) и NBIPX (NetBIOS over IPX). Протокол IPX управляет адресацией и маршрутизацией пакетов данных внутри сетей и между ними. Протокол SPX обеспечивает надежную доставку данных, поддерживая правильность последовательности их передачи и механизм подтверждений. Протокол NWLink обеспечивает совместимость с NetBIOS за счет уровня NetBIOS поверх протокола IPX.

IPX/SPX (от англ. Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange) - стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare. Протокол IPX обеспечивает сетевой уровень (доставку пакетов, аналог IP), SPX - транспортный и сеансовый уровень (аналог TCP).

Протокол IPX предназначен для передачи дейтограмм в системах, неориентированных на соединение (также как и IP или NETBIOS, разработанный IBM и эмулируемый в Novell), он обеспечивает связь между NetWare серверами и конечными станциями.

SPX (Sequence Packet eXchange) и его усовершенствованная модификация SPX II представляют собой транспортные протоколы 7-уровневой модели ISO. Это протокол гарантирует доставку пакета и использует технику скользящего окна (отдаленный аналог протокола TCP). В случае потери или ошибки пакет пересылается повторно, число повторений задается программно.

NetBEUI - это пpотокол, дополняющий спецификацию интеpфейса NetBIOS, используемую сетевой опеpационной системой. NetBEUI фоpмализует кадp тpанспоpтного уpовня, не стандаpтизованный в NetBIOS. Он не соответствует какому-то конкpетному уpовню модели OSI, а охватывает тpанспоpтный уpовень, сетевой уpовень и подуpовень LLC канального уpовня. NetBEUI взаимодействует напpямую с NDIS уpовня MAC. Таким обpазом это не маpшpутизиpуемый пpотокол.

Транспортной частью NetBEUI является NBF (NetBIOS Frame protocol). Сейчас вместо NetBEUI обычно применяется NBT (NetBIOS over TCP/IP).

Как правило NetBEUI используется в сетях где нет возможности использовать NetBIOS, например, в компьютерах с установленной MS-DOS.

Повторитель (англ. repeater) - предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путем повторения электрического сигнала "один в один". Бывают однопортовые повторители и многопортовые. В сетях на витой паре повторитель является самым дешевым средством объединения конечных узлов и других коммуникационных устройств в единый разделяемый сегмент. Повторители Ethernet могут иметь скорость 10 или 100 Мбит/с (FastEthernet), единую для всех портов. Для GigabitEthernet повторители не используются.

Мост (от англ. bridge - мост) является средством передачи кадров между двумя (и более) логически разнородными сегментами. По логике работы является частным случаем коммутатора. Скорость обычно 10 Мбит/с (для FastEthernet чаще используются коммутаторы).

Концентратор или хаб (от англ. hub - центр деятельности) - сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Хаб является частным случаем концентратора

Концентратор работает на физическом уровне сетевой модели OSI, повторяет приходящий на один порт сигнал на все активные порты. В случае поступления сигнала на два и более порта одновременно возникает коллизия, и передаваемые кадры данных теряются. Таким образом, все подключенные к концентратору устройства находятся в одном домене коллизий. Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса, все подключенные устройства Ethernet разделяют между собой предоставляемую полосу доступа.

Многие модели хабов имеют простейшую защиту от излишнего количества коллизий, возникающих по причине одного из подключенных устройств. В этом случае они могут изолировать порт от общей среды передачи. По этой причине, сетевые сегменты, основанные на витой паре гораздо стабильнее в работе сегментов на коаксиальном кабеле, поскольку в первом случае каждое устройство может быть изолировано хабом от общей среды, а во втором случае несколько устройств подключаются при помощи одного сегмента кабеля, и, в случае большого количества коллизий, концентратор может изолировать лишь весь сегмент.

В последнее время концентраторы используются достаточно редко, вместо них получили распространение коммутаторы - устройства, работающие на канальном уровне модели OSI и повышающие производительность сети путём логического выделения каждого подключенного устройства в отдельный сегмент, домен коллизий.

Коммутатор или switch (от англ. - переключатель) Коммутатор (switch, switching hub) по принципу обработки кадров ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Это устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

Коммутатор хранит в памяти специальную таблицу (ARP-таблицу), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует пакеты данных, определяя MAC-адрес компьютера-отправителя, и заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит пакет, предназначенный для этого компьютера, этот пакет будет отправлен только на соответствующий порт. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на канальном и сетевом уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Level 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление коммутатором может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON (протокол, разработанный Cisco) и т.п. Многие управляемые коммутаторы позволяют выполнять дополнительные функции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство - стек, с целью увеличения числа портов (например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 96 портами).

Преобразователь интерфейсов или конвертер (англ. mediaconverter) позволяет осуществлять переходы от одной среды передачи к другой (например, от витой пары к оптоволокну) без логического преобразования сигналов. Благодаря усилению сигналов эти устройства могут позволять преодолевать ограничения на длину линий связи (если ограничения не связаны с задержкой распространения). Используются для связи оборудования с разнотипными портами.

Выпускается три типа конвертеров:

× Преобразователь RS-232 <–> RS-485;

× Преобразователь USB <–> RS-485;

× Преобразователь Ethernet <–> RS-485.

Преобразователь RS-232 <–> RS-485 преобразует физические параметры интерфейса RS-232 в сигналы интерфейса RS-485. Может работать в трех режимах приема-передачи. (В зависимости от установленного в конвертере программного обеспечения и состояния переключателей на плате конвертера).

Преобразователь USB <–> RS-485 - этот конвертер предназначен для организации интерфейса RS-485 на любом компьютере, имеющем интерфейс USB. Конвертер выполнен в виде отдельной платы, подключаемой к разъёму USB. Питание конвертера осуществляется непосредственно от порта USB. Драйвер конвертера позволяет создать для интерфейса USB виртуальный СОМ-порт и работать с ним как с обычным портом RS-485 (по аналогии с RS-232). Устройство обнаруживается сразу при подключении к порту USB.

Преобразователь Ethernet <–> RS-485 - этот конвертер предназначен для обеспечения возможности передачи сигналов интерфейса RS-485 по локальной сети. Конвертер имеет свой IP-адрес (устанавливаемый пользователем) и позволяет осуществить доступ к интерфейсу RS-485 с любого компьютера подключенного к локальной сети и установленным соответствующим программным обеспечением. Для работы с конвертером поставляются 2 программы: Port Redirector – поддержка интерфейса RS-485 (СОМ-порта) на уровне сетевой карты и конфигуратор Lantronix, позволяющий установить привязку конвертера к локальной сети пользователя, а также задать параметры интерфейса RS-485 (скорость передачи, количество бит данных и т.д.) Конвертер обеспечивает полностью прозрачную приемо-передачу данных в любом направлении.

Маршрутиза́тор или ро́утер (от англ. router) - сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети.

Традиционно, маршрутизатор использует таблицу маршрутизации и адрес получателя, который находится в пакетах данных, для дальнейшей передачи данных. Выделяя эту информацию, он определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные и направляет пакет по этому маршруту. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Существуют другие способы определения маршрута пересылки пакетов, когда, например, используется адрес отправителя, используемые протоколы верхних уровней и другая информация, содержащаяся в заголовках пакетов сетевого уровня. Нередко маршрутизаторы могут осуществлять трансляцию адресов отправителя и получателя (англ. NAT, Network Address Translation), фильтрацию транзитного потока данных на основе определённых правил с целью ограничения доступа, шифрование/дешифрование передаваемых данных и т. д.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий и широковещательные домены, а также фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам, например для объединения локальных сетей Ethernet и WAN-соединений, использующих протоколы DSL, PPP, ATM, Frame relay и т. д. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в глобальную сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

В качестве маршрутизатора может выступать как специализированное устройство, так и PC компьютер, выполняющий функции простейшего роутера.

Моде́м (аббревиатура, составленная из слов мо дулятор-дем одулятор) - устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).

Конечное сетевое оборудование является источником и получателем информации, передаваемой по сети.

Компьютер (рабочая станция) , подключенный к сети, является самым универсальным узлом. Прикладное использование компьютера в сети определяется программным обеспечением и установленным дополнительным оборудованием. Для дальних коммуникаций используется модем, внутренний или внешний. С точки зрения сети, «лицом» компьютера является его сетевой адаптер. Тип сетевого адаптера должен соответствовать назначению компьютера и его сетевой активности.

Сервер является также компьютером, но с большими ресурсами. Это подразумевает его более высокую сетевую активность и значимость. Серверы желательно подключать к выделенному порту коммутатора. При установке двух и более сетевых интерфейсов (в том числе и модемного подключения) и соответствующего программного обеспечения сервер может играть роль маршрутизатора или моста. Серверы, как правило, должны иметь высокопроизводительную операционную систему.

В таблице 5 приведены параметры типовой рабочей станции и ее стоимость для разрабатываемой локальной сети.

Таблица 5.

Рабочая станция

		Системный блок.GH301EA HP dc5750 uMT A64 X2-4200+(2.2GHz),1GB,160GB,ATI Radeon X300,DVD+/-RW,Vista Business
		Компьютер Hewlett-Packard GH301EA серии dс 5750. Данный системный блок оборудован процессором AMD Athlon™ 64 X2 4200+ c частотой 2.2 ГГц, 1024 Mб оперативной памяти DDR2, жестким диском на 160 Гб, DVD-RW приводом и установленной ОС Windows Vista Business.
		Цена:16 450.00 руб.
			Монитор. TFT 19 “Asus V W1935

			Цена:6 000,00 руб.
Устройства ввода
Мышь	Genius GM-03003				172 руб.
Клавиатура				208 руб.
Общая стоимость					22 830 руб.

В Таблице 6 приведены параметры сервера.

Таблица 6.

Сервер

			DESTEN Системныйблок DESTEN eStudio 1024QM
			Процессор INTEL Core 2 Quad Q6600 2.4GHz 1066MHz 8Mb LGA775 OEM Материнскаяплата Gigabyte GA-P35-DS3R ATX Модульпамяти DDR-RAM2 1Gb 667Mhz Kingston KVR667D2N5/1G - 2 Жесткийдиск 250 Gb Hitachi Deskstar T7K500 HDP725025GLA380 7200RPM 8Mb SATA-2 - 2 Видеоадаптер 512MB Zotac PCI-E 8600GT DDR2 128 bit DVI (ZT-86TEG2P-FSR) Привод DVD RW NEC AD-7200S-0B SATA ЧерныйКорпус ZALMAN HD160XT BLACK.
			Цена:50 882.00 руб.
			Монитор. TFT 19 “Asus V W1935
			Тип: ЖК Технология ЖК: TN Диагональ: 19" Формат экрана: 5:4 Макс. разрешение: 1280 x 1024 Входы: VGA Вертикальная развертка: 75 Гц Горизонтальная развертка: 81 КГц
			Цена: 6 000,00 руб.
Устройства ввода
Мышь		Genius GM-03003			172 руб.
Клавиатура	Logitech Value Sea Grey (refresh) PS/2			208 руб.
Общая стоимость					57 262 руб.

В программное обеспечение сервера входят:

× Операционная система WindowsServer 2003 SP2+R2

× Пакетпрограмм ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (серверная лицензия)

× Программа для администрирования сети SymantecpcAnywhere 12 (сервер)

В программное обеспечение рабочей станции входят:

× Операционная система WindowsXPSP2

× Антивирусная программа NOD 32 AntiVirusSystem.

× Пакетпрограмм Microsoft Office 2003 (pro)

× Пакет программ ABBY FineReader Corporate Edition v8.0 (клиентская лицензия)

× Программа для администрирования сети Symantec pcAnywhere 12 (клиент)

× Пользовательские программы

Для реальных сетей важен такой показатель производительности, как показатель использования сети (networkutilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определения показателя использования сети, для этого предназначены специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости аппаратно-программные средства типа анализаторов протоколов.

Считается, что для загруженных систем Ethernet и FastEthernet хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное время составляет 80...90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее.

Для проведения расчетов и выводов следует рассчитать производительность в каждом сегменте сети.

Вычислим полезную нагрузку Pп:

где n – количество сегментов проектируемой сети.

P0 = 2*16 = 32Мбит/сек

Полная фактическая нагрузка Pф рассчитывается с учетом коллизий и величины задержек доступа к среде передачи данных:

, Мбит/с,

(3)

где к – задержка доступа к среде передачи данных: для семейства технологий Ethernet – 0,4, для TokenRing – 0,6, для FDDI – 0,7.

Рф = 32*(1+0.4) = 44,8 Мбит/с

Т. к. фактическая нагрузка Pф > 10 Мбит/с, то, как и предполагалось ранее, данную сеть невозможно реализовать с помощью стандарта Ethernet, необходимо применить технологию FastEthernet (100 Мбит/с).

Т.к. данной в сети мы не используем концентраторы, то рассчитывать время двойного оборота сигнала не требуется.(Сигнал коллизий отсутствует)

В таблице 7 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах. (Вариант 1 ).

Таблица 6.

В Таблице 8 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах и 1 маршрутизаторе. (Вариант 2 ).

Таблица 8.

№	Наименование		Цена за 1 ед. (руб.)	Всего (руб.)
1	Вилки RJ-45	86	2	172
2	Кабель RJ-45 UTP, lev.5e	980м.	20	19 600
3	Коммутатор TrendNet N-Way Switch TEG S224 (10/100Mbps, 24 port, +2 1000Mbps Rack Mount)	2	3714	7 428
4	Маршрутизатор , Router D-Link DIR-100	1	1 250	1 250
5	Рабочая станция	40	22 830	913 200
6	Сервер Sunrise XD (Tower/RackMount)	1	57 262	57 262
Итого:				998912

В итоге получаем два варианта сети, которые не значительно отличаются по стоимости и отвечают стандартам построения сети. Первый вариант сети уступает второму варианту, в показателе надежности, даже несмотря на то, что проектирование сети по второму варианту незначительно дороже. Следовательно, наилучший вариант построения локальной сети будет вариант два – локальная сеть, построенная на 2 коммутаторах и маршрутизаторе.

Для надёжной работы и повышения производительности сети следует вносить изменения в структуру сети только с учётом требований стандарта.

Для защиты данных от вирусов необходимо установить антивирусные программы (например, NOD32 AntiVirusSystem), а для восстановления повреждённых или ошибочно удалённых данных следует использовать специальные утилиты (например, утилиты, входящие в состав пакета NortonSystemWorks).

Хотя сеть построена с запасом производительности, всё равно следует беречь сетевой трафик, поэтому с помощью программы для администрирования следить за целевым использованием внутрисетевого и интернет-трафика. Благотворно на производительности сети скажется использование служебных приложений NortonSystemWorks(таких как дефрагментация, чистка реестра, исправление текущих ошибок с помощью WinDoctor), а так же регулярной антивирусной проверки в ночное время. Также следует разделить во времени загрузку информации из другого сегмента т.е. постараться чтобы каждый сегмент обращался к другому в отведённое ему время. Установка программ, не имеющих отношения к непосредственной области деятельности компании, должна пресекаться администратором. При монтаже сети необходимо маркировать кабель, чтобы не столкнуться с трудностями при обслуживании сети.

Монтаж сети следует осуществлять через существующие каналы и короба.

Для надежной работы сети необходимо наличие сотрудника отвечающего за всю локальную сеть и занимающегося ее оптимизацией и повышением производительности.

Периферийное (принтеры, сканеры, проекторы) оборудование следует устанавливать уже после конкретного распределения обязанностей рабочих станций.

В целях профилактики следует периодически проверять целостность кабелей в секретном полу. При демонтаже оборудования следует аккуратно обращаться с оборудованием, для возможности его последующего использования.

Кроме того, необходимо ограничить доступ в серверную комнату и к тумбам с коммутаторами.

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер – СПб. Питер 2004

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/

3. В.М. Шек, Т.А. Кувашкина «Методические указания для курсового проектирования по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникаций» - Москва, 2006

4. http://catalog.sunrise.ru/

5. В.М. Шек. Лекции по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации», 2008г.

Московский Государственный Горный Университет

Кафедра Автоматизированных Систем Управления

Курсовой проект

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

на тему: «Проектирование локальной вычислительной сети»

Выполнил:

Ст. гр. АС-1-06

Юрьева Я.Г.

Проверил:

проф., д. т. н. Шек В.М.

Москва 2009

Введение

1 Задание на проектирование

2 Описание локально-вычислительной сети

3 Топология сети

4 Схема локальной сети

5 Эталонная модель OSI

6 Обоснование выбора технологии развертывания локальной сети

7 Сетевые протоколы

8 Аппаратное и программное обеспечение

9 Расчет характеристик сети

Список используемой литературы

Рис.1. Топология «Шина»

· характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами в сети.

Отражение сигнала

Терминатор

Локальная вычислительная сеть - это понятие, знакомое многим не понаслышке. Практически каждое предприятие использует эту технологию, поэтому можно утверждать, что каждый человек так или иначе сталкивался с ней. Локальные сети существенно ускорили производственные процессы, тем самым дав резкий скачок дальнейшему их применению по всему земному шару. Все это позволяет прогнозировать дальнейший рост и развитие подобной системы передачи данных, вплоть до внедрения ЛВС на каждом, даже самом небольшом предприятии.

Понятие локальной сети

Локальная вычислительная сеть представляет собойнекое количество компьютеров, соединенных между собой специальным оборудованием, позволяющим осуществлять полноценный обмен информацией между ними. Важной особенностью этого вида передачи данных является относительно небольшая территория размещения узлов связи, то есть самих вычислительных машин.

Локальные сети не только существенно облегчают взаимодействие между пользователями, но и выполняют некоторые другие функции:

Упрощают работу с документацией. Сотрудники могут редактировать и просматривать файлы на своем рабочем месте. При этом надобность в коллективных собраниях и совещаниях отпадает, что экономит драгоценное время.
Позволяют работать над документами совместно с коллегами, когда каждый находится за своим компьютером.
Дают возможность доступа к приложениям, установленным на сервере, что позволяет экономить свободное пространство на установленном жестком диске.
Экономят пространство на жестком диске, позволяя сохранять документы на главном компьютере.

Виды сетей

Локальная вычислительная сеть может быть представлена двумя моделями: одноранговой сетью и иерархической. Различаются они способами взаимодействия узлов связи.

Одноранговая сеть основана на равноправии всех машин, а данные распределены между каждой из них. По сути, пользователь одного компьютера может получить доступ к ресурсам и информации другого. Эффективность работы одноранговой модели напрямую зависит от числа рабочих узлов, а уровень ее безопасности неудовлетворителен, что вкупе с достаточно сложным процессом управления делает такие сети не слишком надежными и удобными.

Иерархическая модель включает в себя один (или больше) главный сервер, где хранятся и обрабатываются все данные, и несколько узлов-клиентов. Этот тип сетей используется гораздо чаще первого, имея преимущество в быстродействии, надежности и безопасности. Однако скорость работы такой ЛВС во многом зависит от сервера, что при определенных условиях можно считать недостатком.

Составление технических требований

Проектирование локальной вычислительной сети представляет собой достаточно сложный процесс. Начинается он с разработки технического задания, которое следует тщательно продумать, так как недочеты в нем грозят последующими трудностями в построении сети и дополнительными финансовыми затратами. Первичное проектирование можно произвести с помощью специальных конфигураторов, которые позволят подобрать оптимальное сетевое оборудование. Особенно удобны такие программы тем, что можно исправлять различные значения и параметры непосредственно во время работы, а также составлять отчет по окончании процесса. Только после этих действий можно будет приступить к следующему этапу.

Эскизное проектирование

Этот этап заключается в сборе данных о предприятии, где планируется монтаж локально вычислительной сети, и анализе полученной информации. Определяется количество:

Пользователей.
Рабочих станций.
Серверных помещений.
Портов подключения.

Важным моментом является наличие данных о путях прокладки магистралей и планирование определенной топологии. В целом же необходимо придерживаться ряда требований, которые предъявляет стандарт IEEE 802.3. Однако, несмотря на эти правила, иногда может понадобиться произвести расчеты задержек распространения сигнала или же проконсультироваться у производителей сетевого оборудования.

Основные характеристики ЛВС

Выбирая способ размещения узлов связи, необходимо помнить об основных требованиях, предъявляемых к локальным сетям:

Производительности, которая сочетает в себе несколько понятий: пропускную способность, время реакции, задержку передачи.
Совместимости, т.е. способности подключить разное оборудование локальных вычислительных сетей и программное обеспечение.
Безопасности, надежности, т.е. возможности предотвращения несанкционированного доступа и полной защиты данных.
Масштабируемости - способности увеличения количества рабочих станций без ухудшения производительности сети.
Управляемости - возможности контроля главных элементов сети, профилактики и устранения проблем.
Прозрачности сети, заключающейся в представлении для пользователей единым вычислительным устройством.

Основные топологии локально-вычислительных сетей: достоинства и недостатки

Топология сети представляет собой физическое ее расположение, значительно влияя на основные характеристики. На современных предприятиях в основном используются три вида топологий: "Звезда", "Шина" и "Кольцо".

Топология «Звезда» является самой распространенной, имеет множество преимуществ перед остальными. Такой способ монтажа отличается высокой надежностью; если какой-либо компьютер вышел из строя (кроме сервера), на работу остальных это никак не повлияет.

Топология «Шина» представляет собой единый магистральный кабель с подключенными вычислительными машинами. Подобная организация локальной вычислительной сети экономит финансы, но не подходит для объединения большого количества компьютеров.

Топология «Кольцо» отличается низкой надежностью за счет особого расположения узлов - каждый из них соединен с двумя другими с помощью сетевых карт. Поломка одного компьютера приводит к остановке работы всей сети, поэтому такой вид топологии применяется все реже.

Рабочее проектирование сети

Локальная вычислительная сеть предприятия включает в себя также различные технологии, оборудование и кабели. Поэтому следующим этапом станет подбор всех этих элементов. Принятие решения в пользу того или иного программного либо аппаратного обеспечения определяется целью создания сети, количеством пользователей, перечнем используемых программ, размерами сети, а также ее месторасположением. В настоящее время чаще всего используются оптоволоконные магистрали, отличающиеся большой надежностью, быстродействием и доступностью.

О видах кабеля

Кабели используются в сетях для передачи сигналов между рабочими станциями, у каждого из них есть свои особенности, что необходимо учитывать при проектировании ЛВС.

Витая пара состоит из нескольких пар проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой. Невысокая цена и простота монтажа являются выгодными преимуществами, что делает такой кабель самым популярным для монтажа локальных сетей.
Коаксиальный кабель включает в себя два проводника, вставленных один в другой. Локальная вычислительная сеть с применением коаксиала уже не так распространена - ее заменила витая пара, однако она встречается в некоторых местах до сих пор.
Оптоволокно представляет собой стеклянную нить, способную переносить свет посредством его отражения от стенок. Кабель из этого материала передает данные на огромные расстояния и отличается высоким быстродействием по сравнению с витой парой и коаксиалом, однако стоит недешево.

Необходимое оборудование

Сетевое оборудование локальных вычислительных сетей включает множество элементов, наиболее часто используемыми среди которых являются:

Концентратор или хаб. Он объединяет некоторое количество устройств в один сегмент при помощи кабеля.
Коммутатор . Использует специальные процессоры для каждого порта, обрабатывающие пакеты обособленно от других портов, за счет чего обладают высокой производительностью.
Маршрутизатор . Это устройство, принимающее решения о рассылке пакетов на основе данных о таблицах маршрутизации и некоторых правил.
Модем . Широко применяется в системах связи, обеспечивая контакт с другими рабочими станциями посредством кабельной или телефонной сети.

Конечное сетевое оборудование

Аппаратное обеспечение локальной вычислительной сети в обязательном порядке включает серверную и клиентскую части.

Сервер - это мощный компьютер, имеющий высокую сетевую значимость. Функции его заключаются в хранении информации, баз данных, обслуживании пользователей и обработке программных кодов. Серверы находятся в специальных помещениях с регулируемой постоянной температурой воздуха - серверных, а корпус их оснащен дополнительной защитой от пыли, случайного выключения, а также мощной охлаждающей системой. Как правило, доступ к серверу имеют только системные администраторы либо руководители предприятия.

Рабочая станция представляет собой обычную вычислительную машину, подключенную к сети, то есть ею является любой компьютер, запрашивающий услуги у главного сервера. Для обеспечения связи на таких узлах используется модем и сетевая плата. Поскольку обычно рабочими станциями используются ресурсы сервера, клиентская часть оснащена слабыми планками памяти и жесткими дисками небольшого объема.

Программное обеспечение

Оборудование локальных вычислительных сетей не сможет полноценноосуществлять свои функции без подходящего программного обеспечения. К программной части относятся:

Сетевые операционные системы на серверах, составляющие основу любой сети. Именно ОС управляет доступом ко всем сетевым ресурсам, координирует маршрутизацию пакетов, разрешает конфликты устройств. В таких системах имеется встроенная поддержка протоколов TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
Автономные ОС, управляющие клиентской частью. Ими являются обычные операционные системы, к примеру, Windows XP, Windows 7.
Сетевые службы и приложения. Эти программные элементы позволяют производить различные действия: просмотр удаленной документации, печать на сетевом принтере, рассылка почтовых сообщений. Традиционные службы HTTP, POP-3, SMTP, FTP и Telnet являются основой этой категории и реализуются при помощи программного обеспечения.

Нюансы проектирования локальных сетей

Проектирование локальной вычислительной сети требует долгого и неспешного анализа, а также учета всех тонкостей. Важно предусмотреть возможность роста предприятия, что повлечет за собой и увеличение масштабов локальной сети. Составлять проект необходимо таким образом, чтобы ЛВС в любой момент была готова к подключению новой рабочей станции или другого устройства, а также модернизации любого ее узла и компонента.

Не менее важны и вопросы безопасности. Кабеля, применяемые при построении сети, должны быть надежно защищены от несанкционированного доступа, а магистрали размещены вдали от потенциально опасных мест, где они могут быть повреждены - нечаянно либо умышленно. Компоненты ЛВС, размещаемые за пределами помещения, в обязательном порядке следует заземлить и надежно закрепить.

Разработка локально вычислительной сети - это достаточно трудозатратный процесс, однако при правильном подходе и проявленной должной ответственности ЛВС будет работать надежно и стабильно, обеспечивая бесперебойную работу пользователей.

Курсовая работа

Проектирование ЛВС в общеобразовательной средней школе

Введение 3

Создание ЛВС в школе 4
Конструкторская часть 8

2.1 Выбор и обоснование технологии построения ЛВС 8

2.2 Анализ среды передачи данных 8

2.3 Топология сети 8

2.4 Метод доступа 9

Выбор и обоснование аппаратного обеспечения сети 10

3.1 Коммуникационные устройства 10

3.2 Сетевое оборудование 13

3.3 Планировка помещений 16

3.4 Расчет количества кабеля 19

Инструкция по монтажу сети 22
Расчет стоимости оборудования 30

Заключение 31

Список литературы 33

Введение

Локальная вычислительная сеть - это совместное подключение нескольких компьютеров к общему каналу передачи данных, благодаря которому обеспечивается совместное использование ресурсов, таких, как базы данных, оборудование, программы. С помощью локальной сети удаленные рабочие станции объединяются в единую систему, имеющую следующие преимущества:

Разделение ресурсов - позволяет совместно использовать ресурсы, например, периферийные устройства (принтеры, сканеры), всеми станциями, входящими в сеть.
Разделение данных - позволяет совместно использовать информацию, находящуюся на жестких дисках рабочих станций и сервера.
Разделение программных средств - обеспечивает совместное использование программ, установленных на рабочих станциях и сервере.
Разделение ресурсов процессора - возможность использования вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

Разработка локальной вычислительной сети будет вестись в здании общеобразовательной школы.

Цель данной работы- расчет технических характеристик разрабатываемой сети, определение аппаратных и программных средств, расположение узлов сети, каналов связи, расчет стоимости внедрения сети.

Создание ЛВС в школе

За последние годы произошло коренное изменение роли и места персональных компьютеров и информационных технологий в жизни общества. Современный период развития общества определяется как этап информатизации. Информатизация общества предполагает всестороннее и массовое внедрение методов и средств сбора, анализа, обработки, передачи, архивного хранения больших объемов информации на базе компьютерной техники, а также разнообразных устройств передачи данных, включая телекоммуникационные сети.

Концепция модернизации образования, проект “Информатизация системы образования” и, наконец, технический прогресс ставят перед образованием задачу формирования ИКТ - компетентной личности, способной применять знания и умения в практической жизни для успешной социализации в современном мире.

Процесс информатизации школы предполагает решение следующих задач:

развитие педагогических технологий применения средств информатизации и коммуникации на всех ступенях образования;
использование сети Интернет в образовательных целях;
создание и применение средств автоматизации психолого-педагогических тестирующих, диагностирующих методик контроля и оценки уровня знаний обучаемых, их продвижения в учении, установления уровня интеллектуального потенциала обучающегося;
автоматизация деятельности административного аппарата школы;
подготовка кадров в области коммуникативно-информационных технологий.

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

Локальная вычислительная сеть, ЛВС (англ. Local Area Network, LAN) компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию.

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.

Для увеличения производительности локальной сети, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов.

Типичная школьная локальная сеть выглядит следующим образом. Имеется одна точка выхода в Интернет, к которой подключается соответствующий маршрутизатор (ADSL или Ethernet). Маршрутизатор связан с коммутатором (свичем), к которому уже подключаются пользовательские ПК. На маршрутизаторе практически всегда активирован DHCP-сервер, что подразумевает автоматическую раздачу IP-адресов всем пользовательским ПК. Собственно, в таком решении есть как свои плюсы, так и минусы. С одной стороны, наличие DHCP-сервера упрощает процесс создания сети, поскольку нет необходимости вручную производить сетевые настройки на компьютерах пользователей. С другой стороны, в условиях отсутствия системного администратора вполне типична ситуация, когда никто не знает пароля доступа к маршрутизатору, а стандартный пароль изменен. Казалось бы, зачем вообще нужно «лезть» в маршрутизатор, если и так все работает? Так-то оно так, но бывают неприятные исключения. К примеру, количество компьютеров в школе увеличилось (оборудовали еще один класс информатики) и начались проблемы с конфликтами IP-адресов в сети. Дело в том, что неизвестно, какой диапазон IP-адресов зарезервирован на маршрутизаторе под раздачу DHCP-сервером, и вполне может оказаться, что этих самых IP-адресов просто недостаточно. Если такая проблема возникает, то единственный способ решить ее, не залезая при этом в настройки самого маршрутизатора, — это вручную прописать все сетевые настройки (IP-адрес, маску подсети и IP-адрес шлюза) на каждом ПК. Причем, дабы избежать конфликта IP-адресов, сделать это нужно именно на каждом ПК. В противном случае назначенные вручную IP-адреса могут оказаться из зарезервированного для раздачи DHCP-сервером диапазона, что со временем приведет к конфликту IP-адресов.

Другая проблема заключается в том, что все компьютеры, подключенные к коммутатору и соответственно имеющие выход в Интернет через маршрутизатор, образуют одну одноранговую локальную сеть, или просто рабочую группу. В эту рабочую группу входят не только компьютеры, установленные в школьном компьютерном классе, но и все остальные компьютеры, имеющиеся в школе. Это и компьютер директора, и компьютер завуча, и компьютеры секретарей, и компьютеры бухгалтерии (если таковая имеется в школе), и все остальные компьютеры с выходом в Интернет. Конечно, было бы разумно разбить все эти компьютеры на группы и назначить каждой группе пользователей соответствующие права. Но, как мы уже отмечали, никакого контроллера домена не предусмотрено, а потому реализовать подобное просто не удастся. Конечно, эту проблему можно было бы частично решить на аппаратном уровне, организовав несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) и тем самым физически отделив ученические ПК от остальных компьютеров. Однако для этого нужен управляемый коммутатор (или хотя бы Smart-коммутатор), наличие которого в школе — большая редкость. Но даже если такой коммутатор и имеется, то нужно еще уметь настраивать виртуальные сети. Можно даже не использовать виртуальные сети, а установить дополнительный маршрутизатор и коммутатор и применять различную IP-адресацию (IP-адреса из разных подсетей) для компьютеров в классе информатики и всех остальных компьютеров. Но опять-таки это требует дополнительных затрат на приобретение соответствующего оборудования и опыта по настройке маршрутизаторов. К сожалению, решить проблему разделения школьных компьютеров на изолированные друг от друга группы без дополнительных финансовых затрат нельзя (наличие управляемого коммутатора в школе. исключение из правил). В то же время подобное разделение и не является обязательным. Если рассматривать необходимость такого разделения с точки зрения сетевой безопасности, то проблему безопасности компьютеров учителей и администрации от посягательств со стороны учеников можно решить и другим способом.

Конструкторская часть

2.1 Выбор и обоснование технологии построения ЛВС.

Основным назначением проектируемой вычислительной сети является обеспечение коммуникации между компьютерами сети и предоставление воз-можности передачи файлов на скорости до 100 Мбит/с. Таким образом, для построения ЛВС для всех отделов здания будет использоваться технология Fast Ethernet.

Технологии построения ЛВС. В данной работе для построения сети будет использоваться технология Fast Ethernet, обеспечивающая скорость передачи данных 100 Мбит/с. Также будет применена топология «звез-да» с использованием в качестве линий связи неэкранированной витой пары ка-тегории CAT5.

2.2 Анализ среды передачи данных.

Для передачи данных в Fast Ethernet будет применяться стандарт 100 Base-TX. Используется 4-парный ка-бель категории CAT5. В передаче данных участвуют все пары. Параметры:

 скорость передачи данных: 100 Мбит/с;

 тип используемого кабеля: неэкранированная витая пара категории CAT5;

 максимальная длина сегмента: 100 м.

2.3 Топология сети.

Топология сети определяется размещением узлов в сети и связей между ними. Термин «топология сети» относится к пути, по кото-рому данные перемещаются в сети. Для технологии Fast Ethernet будет использоваться топология «звезда».

Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор (коммутатор). Его основная функция -обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций все остальные сохраняют работоспособность. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой, невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

2.4 Метод доступа.

В сетях Fast Ethernet используется метод доступа CSMA/CD. Основная концепция этого метода заключается в следующем:

Все станции прослушивают передачи по каналу, определяя состояние канала;

Проверка несущей;

Начало передачи возможно лишь после обнаружения свободного состо-яния канала;

Станция контролирует свою передачу, при обнаружении столкновения (коллизии) передача прекращается и станция генерирует сигнал столкновения;

Передача возобновляется через случайный промежуток времени, дли-тельность которого определяется по специальному алгоритму, если канал в этот момент окажется свободным;

Несколько неудачных попыток передачи интерпретируются станцией как отказ сети.

Даже в случае CSMA/CD может возникнуть ситуация коллизии, когда две или больше станций одновременно определяют свободный канал и начинают по-пытку передачи данных.

Выбор и обоснование аппаратного обеспечения сети

3.1 Коммуникационные устройства

Выбор сетевого адаптера.

Сетевой адаптер - это периферийное устройство компьютера,
непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая
прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с
другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена
двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Сетевой адаптер подключается посредством шины PCI на материнскую плату.

Сетевой адаптер обычно выполняет следующие функции:

оформление передаваемой информации в виде кадра определенного формата.
получение доступа к среде передачи данных.
кодирование последовательности бит кадра последовательностью электрических сигналов при передаче данных и декодирование при их приеме.
преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно.
синхронизация битов, байтов и кадров.

В качестве сетевых адаптеров выбираются сетевые платы TrendNet ТЕ 100-PCIWN.

Выбор концентратора (коммутатора).

Концентратор (повторитель), является центральной частью компьютерной сети в случае реализации топологии «звезда».

Основная функция концентратора - повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети узлами.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором или хабом, что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть.

Отрезки кабеля, соединяющие два компьютера или какие либо два других сетевых устройства, называются физическими сегментам, поэтому концентраторы и повторители, которые используются для добавления новых физических сегментов, являются средством физической структуризации сети.

Концентратор - устройство, у которого суммарная пропускная способность входных каналов выше пропускной способности выходного канала. Так как потоки входных данных в концентраторе больше выходного потока, то главной его задачей является концентрация данных.

Концентратор является активным оборудованием. Концентратор служит центром (шиной) звездообразной конфигурации сети и обеспечивает подключение сетевых устройств. В концентраторе для каждого узла (ПК, принтеры, серверы доступа, телефоны и пр.) должен быть предусмотрен отдельный порт.

Коммутаторы.

Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания.

Таким образом, коммутация уменьшает количество лишнего трафика, что происходит в тех случаях, когда одна и та же информация передается всем портам,

Коммутаторы и концентраторы часто используются в одной и той же сети; концентраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, а коммутаторы разбивают сеть на небольшие, менее перегруженные сегменты. Однако применение коммутатора оправдано лишь в крупных сетях, т. к, его стоимость на порядок выше стоимости концентратора.

Коммутатор следует использовать в случае построения сетей, число рабочих станций в которой составляет более 50, к которому можно отнести и наш случай, вследствие чего выбираем коммутаторы D-Link DES-1024D/E, 24-port Switch 10/100Mbps.

3.2 Сетевое оборудование

Выбор типа кабеля.

Сегодня подавляющее большинство компьютерных сетей в качестве среды передачи использует провода или кабели. Существуют различные типы кабелей, которые удовлетворяют потребностям всевозможных сете от больших до малых.

В большинстве сетей применяется только три основные группы кабелей:

коаксиальный кабель (coaxial cable);
витая пара (twisted pair):

* неэкранированная (unshielded); о * экранированная (shielded);

Оптоволоконный кабель, одномодовый, многомодовый (fiber
optic).

На сегодня самый распространенный тип кабеля и наиболее подходящий по своим характеристикам - это витая пара. Остановимся на ней более подробно.

Витой парой называется кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю, а экранированные витые пары еще более увеличивают степень помехозащищенности сигналов.

Кабель типа «витая пара» используется во многих сетевых технологиях, включая Ethernet, ARCNet и IBM Token Ring.

Кабели на витой паре подразделяются на: неэкранированные (UTP -Unshielded Twisted Pair) и экранированные медные кабели. Последние подразделяются на две разновидности: с экранированием каждой пары и общим экраном (STP - Shielded Twisted Pair) и с одним только общим экраном (FTP - Foiled Twisted Pair). Наличие или отсутствие экрана у кабеля вовсе не означает наличия или отсутствия защиты передаваемых данных, а говорит лишь о различных подходах к подавлению помех. Отсутствие экрана делает неэкранированные кабели более гибкими и устойчивыми к изломам. Кроме того, они не требуют дорогостоящего контура заземления для эксплуатации в нормальном режиме, как экранированные. Неэкранированные кабели идеально подходят для прокладки в помещениях внутри офисов, а экранированные лучше использовать для установки в местах с особыми условиями эксплуатации, например, рядом с очень сильными источниками электромагнитных излучений, которых в офисах обычно нет.

Вследствие того, что выбрана технология Fast Ethernet 100Base-T, и звездообразная топология предлагается выбрать кабель категории 5 неэкранированная витая пара (UTP).

Выбор разъемов.

Для соединения рабочих станций и коммутатора выбираются разъемы RJ-45, 8-контактные розетки, кабель которых обжимается специальным образом.

Когда компьютер используется для обмена информацией по телефонной
сети, необходимо устройство, которое может принять сигнал из телефонной
сети и преобразовать его в цифровую информацию. Это устройство
называется модем (модулятор-демодулятор). Назначение модема заключается в замене сигнала, поступающего из компьютера (сочетание нулей и единиц), электрическим сигналом с частотой, соответствующей рабочему диапазону телефонной линии.

Модемы бывают внутренние и внешние. Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем, в отличие от внутреннего, выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания, когда внутренний модем получает электричество от блока питания компьютера.

Внутренний модем Достоинства

Все внутренние модели без исключения (в отличие от внешних) имеют встроенное FIFO. (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO - это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ-линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах. Таких как Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX и других.
При использовании внутреннего модема уменьшается количество проводов, натянутых в самых неожиданных местах. Так же внутренний модем не занимает на рабочем столе.
Внутренние модемы являются последовательным портом компьютера и не занимают существующих портов компьютера.
Внутренние модели модемов всегда дешевле внешних.
Недостатки
Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях.
Нет индикаторных лампочек, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами, происходящими в модеме.
Если модем завис, то восстановить работоспособность можно восстановить только клавишей перезагрузки компьютера "RESET".

Внешние модемы Достоинства

Они не занимают слот расширения, и при необходимости их можно легко отключить и перенести на другой компьютер.
На передней панели есть индикаторы, которые помогают понять, какую операцию сейчас производит модем.
При зависании модема не нужно перезагружать компьютер, достаточно выключить и включить питание модема.

Недостатки

Необходима мультикарта со встроенным FIFO. Без FIFO модем конечно будет работать, но при этом будет падать скорость передачи данных.
Внешний модем занимает на рабочем столе и ему требуются дополнительные провода для подключения. Это тоже создает некоторое неудобство.
Он занимает последовательный порт компьютера.
Внешний модем всегда дороже аналогичного внутреннего, т.к. включает корпус с индикаторными лампочками и блок питания.

Для нашей сети выберем внутренний модем ZyXEL Omni 56K. V.90 (PCTel) int PCI.

3.3 Планировка помещений

На всех схемах присутствуют условные обозначения:

СВ - сервер.

РС - рабочая станция.

К - коммутатор.

Рис. 1 Схема сети на первом этаже

Рис. 2 Схема сети на втором этаже

Рис. 3 Схема сети на 3 этаже

3.4 Расчет количества кабеля

Расчет общей длины кабеля по этажам, необходимого для построения локальной сети, приведен в таблицах 1,2,3. Кабель прокладывается вдоль стен в специальных коробках.

Таблица 1. Длина кабеля на 1 этаже.

К1-К2 16 метров

К1-К3 14 метров

Общая длина кабеля на первом этаже составляет 96 метров.

Таблица 2. Длина кабеля на 2 этаже

Рабочая станция	Длина кабеля От РС до К

Длинна кабеля между коммутаторами:

К4К5 17 метров

Длинна кабеля от сервера до К 4 - 1 метр

Общая длина кабеля на втором этаже составляет 156 метра.

Таблица 3. Длина кабеля на 3 этаже

Рабочая станция	Длина кабеля от РС до К

Длинна кабеля между коммутаторами:

К7К6 17 метров

К7К8 15 метров

Общая длина кабеля в сегменте С составляет 230 метра.

Длинна кабеля между этажами по 2 метра

Суммарная длина кабеля всей локальной сети с учетом коэффициента запаса составляет (96+156+230+2+2)* 1,2=583, 2 м.

Инструкция по монтажу сети

В начале развития локальных сетей коаксиальный кабель как среда передачи был наиболее распространен. Он использовался и используется преимущественно в сетях Ethernet и отчасти ARCnet. Различают "толстый" и "тонкий" кабели.

"Толстый Ethernet", как правило, используется следующим образом. Он прокладывается по периметру помещения или здания, и на его концах устанавливаются 50-омные терминаторы. Из-за своей толщины и жесткости кабель не может подключаться непосредственно к сетевой плате. Поэтому на кабель в нужных местах устанавливаются "вампиры" - специальные устройства, прокалывающие оболочку кабеля и подсоединяющиеся к его оплетке и центральной жиле. "Вампир" настолько прочно сидит на кабеле, что после установки его невозможно снять без специального инструмента. К "вампиру", в свою очередь, подключается трансивер - устройство, согласовывающее сетевую плату и кабель. И, наконец, к трансиверу подключается гибкий кабель с 15-контактными разъемами на обоих концах - вторым концом он подсоединяется к разъему AUI (attachment unit interface) на сетевой плате.

Все эти сложности были оправданы только одним - допустимая максимальная длина "толстого" коаксиального кабеля составляет 500 метров. Соответственно одним таким кабелем можно обслужить гораздо большую площадь, чем "тонким" кабелем, максимально допустимая длина которого составляет, как известно, 185 метров. При наличии некоторого воображения можно представить себе, что "толстый" коаксиальный кабель - это распределенный в пространстве Ethernet-концентратор, только полностью пассивный и не требующий питания. Других преимуществ у него нет, недостатков же хоть отбавляй - прежде всего высокая стоимость самого кабеля (порядка 2,5 долл. за метр), необходимость использования специальных устройств для монтажа (25-30 долл. за штуку), неудобство прокладки и т.п. Это постепенно привело к тому, что "толстый Ethernet" медленно, но верно сошел со сцены, и в настоящее время мало где применяется.

"Тонкий Ethernet" распространен значительно шире, чем его "толстый" собрат. Принцип использования у него тот же, но благодаря гибкости кабеля он может присоединяться непосредственно к сетевой плате. Для подключения кабеля используются разъемы BNC (bayonet nut connector), устанавливаемые собственно на кабель, и T-коннекторы, служащие для отвода сигнала от кабеля в сетевую плату. Разъемы типа BNC бывают обжимные и разборные (пример разборного разъема - отечественный разъем СР-50-74Ф).

Т-коннектор

Для монтажа разъема на кабель вам потребуется либо специальный инструмент для обжимки, либо паяльник и плоскогубцы.

Кабель необходимо подготовить следующим образом:

Аккуратно отрежьте так, чтобы его торец был ровным. Наденьте на кабель металлическую муфту (отрезок трубки), который поставляется в комплекте с BNC-разъемом.
Снимите с кабеля внешнюю пластиковую оболочку на длину примерно 20 мм. Будьте аккуратны, чтобы не повредить по возможности ни один проводник оплетки.
Оплетку аккуратно расплетите и разведите в стороны. Снимите изоляцию с центрального проводника на длину примерно 5 мм.
Установите центральный проводник в штырек, который также поставляется в комплекте с разъемом BNC. Используя специальный инструмент, надежно обожмите штырек, фиксируя в нем проводник, либо впаяйте проводник в штырек. При пайке будьте особенно аккуратны и внимательны - плохая пайка через некоторое время станет причиной отказов в работе сети, причем локализовать это место будет достаточно трудно.
Вставьте центральный проводник с установленным на него штырьком в тело разъема до щелчка. Щелчок означает, что штырек сел на свое место в разъеме и зафиксировался там.
Равномерно распределите проводники оплетки по поверхности разъема, если необходимо, обрежьте их до нужной длины. Надвиньте на разъем металлическую муфту.
Специальным инструментом (или плоскогубцами) аккуратно обожмите муфту до обеспечения надежного контакта оплетки с разъемом. Не обжимайте слишком сильно - можно повредить разъем или пережать изоляцию центрального проводника. Последнее может привести к неустойчивой работе всей сети. Но и обжимать слишком слабо тоже нельзя - плохой контакт оплетки кабеля с разъемом также приведет к отказам в работе.

Отмечу, что отечественный разъем СР-50 монтируется примерно так же, за исключением того, что оплетка в нем заделывается в специальную разрезную втулку и закрепляется гайкой. В некоторых случаях это может оказаться даже удобнее.

Кабели на основе витой пары

Витая пара (UTP/STP, unshielded/shielded twisted pair) в настоящее время является наиболее распространенной средой передачи сигналов в локальных сетях. Кабели UTP/STP используются в сетях Ethernet, Token Ring и ARCnet. Они различаются по категориям (в зависимости от полосы пропускания) и типу проводников (гибкие или одножильные). В кабеле 5-й категории, как правило, находится восемь проводников, перевитых попарно (то есть четыре пары).

Кабель UTP

Структурированная кабельная система, построенная на основе витой пары 5-й категории, имеет очень большую гибкость в использовании. Ее идея заключается в следующем.

На каждое рабочее место устанавливается не менее двух (рекомендуется три) четырехпарных розеток RJ-45. Каждая из них отдельным кабелем 5-й категории соединяется с кроссом или патч-панелью, установленной в специальном помещении, - серверной. В это помещение заводятся кабели со всех рабочих мест, а также городские телефонные вводы, выделенные линии для подключения к глобальным сетям и т.п. В помещении, естественно, монтируются серверы, а также офисная АТС, системы сигнализации и прочее коммуникационное оборудование.

Благодаря тому что кабели со всех рабочих мест сведены на общую панель, любую розетку можно использовать как для подключения рабочего места к ЛВС, так и для телефонии или вообще чего угодно. Допустим, две розетки на рабочем месте были подключены к компьютеру и принтеру, а третья - к телефонной станции. В процессе работы появилась необходимость убрать принтер с рабочего места и установить вместо него второй телефон. Нет ничего проще - патч-корд соответствующей розетки отключается от концентратора и переключается на телефонный кросс, что займет у администратора сети никак не больше нескольких минут.

Розетка на 2 порта

Патч-панель, или панель соединений, представляет собой группу розеток RJ-45, смонтированных на пластине шириной 19 дюймов. Это стандартный размер для универсальных коммуникационных шкафов - рэков (rack), в которых устанавливается оборудование (концентраторы, серверы, источники бесперебойного питания и т.п.). На обратной стороне панели смонтированы соединители, в которые монтируются кабели.

Кросс в отличие от патч-панели розеток не имеет. Вместо них он несет на себе специальные соединительные модули. В данном случае его преимущество перед патч-панелью в том, что при его использовании в телефонии вводы можно соединять между собой не специальными патч-кордами, а обычными проводами. Кроме того, кросс можно монтировать прямо на стену - наличия коммуникационного шкафа он не требует. В самом деле, нет смысла приобретать дорогостоящий коммуникационный шкаф, если вся ваша сеть состоит из одного-двух десятков компьютеров и сервера.

Кабели с многожильными гибкими проводниками используются в качестве патч-кордов, то есть соединительных кабелей между розеткой и сетевой платой, либо между розетками на панели соединений или кроссе. Кабели с одножильными проводниками - для прокладки собственно кабельной системы. Монтаж разъемов и розеток на эти кабели совершенно идентичен, но обычно кабели с одножильными проводниками монтируются на розетки рабочих мест пользователей, панели соединений и кроссы, а разъемы устанавливают на гибкие соединительные кабели.

Патч-панель

Как правило, применяются следующие виды разъемов:

S110 - общее название разъемов для подключения кабеля к универсальному кроссу "110" или коммутации между вводами на кроссе;
RJ-11 и RJ-12 - разъемы с шестью контактами. Первые обычно применяются в телефонии общего назначения - вы можете встретить такой разъем на шнурах импортных телефонных аппаратов. Второй обычно используется в телефонных аппаратах, предназначенных для работы с офисными мини-АТС, а также для подключения кабеля к сетевым платам ARCnet;
RJ-45 - восьмиконтактный разъем, использующийся обычно для подключения кабеля к сетевым платам Ethernet либо для коммутации на панели соединений.

Разъем RJ-45

В зависимости от того, что с чем нужно коммутировать, применяются различные патч-корды: "45-45" (с каждой стороны по разъему RJ-45), "110-45" (с одной стороны S110, с другой - RJ-45) или "110-110".

Для монтажа разъемов RJ-11, RJ-12 и RJ-45 используются специальные обжимочные приспособления, различающиеся между собой количеством ножей (6 или 8) и размерами гнезда для фиксации разъема. В качестве примера рассмотрим монтаж кабеля 5-й категории на разъем RJ-45.

Аккуратно обрежьте конец кабеля. Торец кабеля должен быть ровным.
Используя специальный инструмент, снимите с кабеля внешнюю изоляцию на длину примерно 30 мм и обрежьте нить, вмонтированную в кабель (нить предназначена для удобства снятия изоляции с кабеля на большую длину). Любые повреждения (надрезы) изоляции проводников абсолютно недопустимы - именно поэтому желательно использовать специальный инструмент, лезвие резака которого выступает ровно на толщину внешней изоляции.
Аккуратно разведите, расплетите и выровняйте проводники. Выровняйте их в один ряд, при этом соблюдая цветовую маркировку. Существует два наиболее распространенных стандарта по разводке цветов по парам: T568A (рекомендуемый компанией Siemon) и T568B (рекомендуемый компанией ATT и фактически наиболее часто применяемый).

На разъеме RJ-45 цвета проводников располагаются так:

Проводники должны располагаться строго в один ряд, без нахлестов друг на друга. Удерживая их одной рукой, другой ровно обрежьте проводники так, чтобы они выступали над внешней обмоткой на 8-10 мм.

Держа разъем защелкой вниз, вставьте в него кабель. Каждый проводник должен попасть на свое место в разъеме и упереться в ограничитель. Прежде чем обжимать разъем, убедитесь, что вы не ошиблись в разводке проводников. При неправильной разводке помимо отсутствия соответствия номерам контактов на концах кабеля, легко выявляемого с помощью простейшего тестера, возможна более неприятная вещь - появление "разбитых пар" (splitted pairs).

Для выявления этого брака обычного тестера недостаточно, так как электрический контакт между соответствующими контактами на концах кабеля обеспечивается и с виду все как будто бы нормально. Но такой кабель никогда не сможет обеспечить нормальное качество соединения даже в 10-мегабитной сети на расстояние более 40-50 метров. Поэтому нужно быть внимательным и не торопиться, особенно если у вас нет достаточного опыта.

Вставьте разъем в гнездо на обжимочном приспособлении и обожмите его до упора-ограничителя на приспособлении. В результате фиксатор на разъеме встанет на свое место, удерживая кабель в разъеме неподвижным. Контактные ножи разъема врежутся каждый в свой проводник, обеспечивая надежный контакт.

Аналогичным образом можно осуществить монтаж разъемов RJ-11 и RJ-12, используя соответствующий инструмент.

Для монтажа разъема S110 специального обжимочного инструмента не требуется. Сам разъем поставляется в разобранном виде. Кстати, в отличие от "одноразовых" разъемов типа RJ разъем S110 допускает многократную разборку и сборку, что очень удобно. Последовательность действий при монтаже следующая:

Снимите внешнюю изоляцию кабеля на длину примерно 40 мм, разведите в стороны пары проводников, не расплетая их.
Закрепите кабель (в той половинке разъема, на которой нет контактной группы) с помощью пластмассовой стяжки и отрежьте получившийся "хвост".
Аккуратно уложите каждый проводник в органайзер на разъеме. Не расплетайте пару на большую, чем требуется, длину - это ухудшит характеристики всего кабельного соединения. Последовательность укладки пар обычная - синяя-оранжевая-зеленая-коричневая; при этом светлый провод каждой пары укладывается первым.
Острым инструментом (бокорезами или ножом) обрежьте каждый проводник по краю разъема.
Установите на место вторую половинку разъема и руками обожмите ее до защелкивания всех фиксаторов. При этом ножи контактной группы врежутся в проводники, обеспечивая контакт.

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконные кабели - наиболее перспективная и обеспечивающая наибольшее быстродействие среда распространения сигналов для локальных сетей и телефонии. В локальных сетях оптоволоконные кабели используются для работы по протоколам ATM и FDDI.

Приспособление для снятия изоляции и обжимки разъема

Оптоволокно, как понятно из его названия, передает сигналы при помощи импульсов светового излучения. В качестве источников света используются полупроводниковые лазеры, а также светодиоды. Оптоволокно подразделяется на одно- и многомодовое.

Одномодовое волокно очень тонкое, его диаметр составляет порядка 10 микрон. Благодаря этому световой импульс, проходя по волокну, реже отражается от его внутренней поверхности, что обеспечивает меньшее затухание. Соответственно одномодовое волокно обеспечивает большую дальность без применения повторителей. Теоретическая пропускная способность одномодового волокна составляет 10 Гбит/с. Его основные недостатки - высокая стоимость и высокая сложность монтажа. Одномодовое волокно применяется в основном в телефонии.

Многомодовое волокно имеет больший диаметр - 50 или 62,5 микрона. Этот тип оптоволокна чаще всего применяется в компьютерных сетях. Большее затухание во многомодовом волокне объясняется более высокой дисперсией света в нем, из-за которой его пропускная способность существенно ниже - теоретически она составляет 2,5 Гбит/с.

Для соединения оптического кабеля с активным оборудованием применяются специальные разъемы. Наиболее распространены разъемы типа SC и ST.

Монтаж соединителей на оптоволоконный кабель - очень ответственная операция, требующая опыта и специального обучения, поэтому не стоит заниматься этим в домашних условиях, не будучи специалистом.

Расчет стоимости оборудования

Стоимость компонентов показана в таблице 4 (по данным интернет магазина «М-видео» в г. Балаково).

Таблица 4 стоимость оборудования

Из таблицы видно, что затраты на проектирование сети не превышают разумных пределов.

Перспективы развития сети

ЛВС представленная в данной работе может развиваться и расширяться. На данном этапе для улучшения локальной сети могут быть предприняты следующие меры:

Подключение дополнительного сетевого сегмента на втором и третьем этажах;

Подключение дополнительных рабочих станций на любом участке сети;

Установка управляемых коммутаторов в наиболее нагруженные сегменты сети (непосредственно в компьютерные классы);

Разгрузка наиболее нагруженных сегментов сети путем разбиения ее на ветви;

Обновление программного обеспечения для повышения качества сети.

Заключение

В ходе работы была разработана локальная вычислительная сеть, состоящая из 38 рабочих станций и 1 сервера на основе технологии Fast Ethernet, самого распространенного типа сети в настоящее время, к достоинствам которого можно отнести простоту настройки, дешевизну компонентов. Звездообразная топология, используемая в проекте, обеспечивает возможность централизованного управления сетью, обеспечивает простоту поиска вышедшего из строя узла. Сеть построена с учетом будущего развития. В качестве операционной системы сервера выбрана Windows Server 2003 R2. Рассчитано необходимое количество сетевого оборудования, его цена приведены данные и расчеты используемого оборудования, затраты на построение составляют 66 539 руб. Составлен подробный план сети, где указаны все характеристики используемых компонентов. Задачи, заданные на проектирование, в целом выполнены. Работа имеет все необходимые данные и расчеты для построения сети.

Список литературы

Актерский, Ю.Е. Сети ЭВМ и телекоммуникации: учебное пособие Ю.Е. Актерский. - СПб.: ПВИРЭ КВ, 2005. - 223 с.
Арчибальд, Р.Д. Управление высокотехнологичными программами и проектами / - М.: ДМК Пресс, 2010. - 464 с.
Балафанов, Е.К. Новые информационные технологии. 30 уроков информатики / Е.К. Балафанов, Б.Б. Бурибаев, А.Б. Даулеткулов. - Алма-Ата.: Патриот, 2004. - 220 с.
Брезгунова, И.В. Аппаратные и программные средства персонального компьютера. Операционная система Microsoft Windows XP / - М: РИВШ, 2011. - 164 с.
Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. - М.: Наука, 1990. 22 с.
Велихов А.В., Строчников К.С., Леонтьев Б.К. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей / - М: Познавательная книга-Пресс, 2004 - 320 с.
Воройский, Ф.С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь-справочник (Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах) / Ф.С. Воройский -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. -- 760 с
Гиляревский, Р.С. Информационный менеджмент. Управление информацией, знаниями, технологией - М.: Профессия, 2009. - 304 с.
Граничин, О.Н. Информационные технологии в управлении / - М.: Бином, 2011. - 336 с.
Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия - СПб.: Питер, 2000. -576с.
Додд, А.З. Мир телекоммуникаций. Обзор технологий и отрасли / А.З. Додд. - М.:Олимп-Бизнес, 2005. - 400 с.
Дэн Холме, Нельсон Рест, Даниэль Рест. Настройка Active Directory. Windows Server 2008. Учебный курс Microsoft / - М: Русская редакция, 2011 - 960 с.
Журин А. Самоучитель работы на компьютере. MS Windows XP. Office XP/ А. Журин. - М.: Корона - Принт, 2009. - 370 с.
Заика, А. Компьютерные сети / А. Заика, М.: Олма-Пресс, 2006. - 448 с.
Закер Крэйг. Планирование и поддержка сетевой инфраструктуры Microsoft Windows Server 2003 /- М: Русская редакция, 2005 - 544 с.
Кангин, В.В. Аппаратные и программные средства систем управления / - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. - 424 с.

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

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.