Проектирование локальной вычислительной сети
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ОмГТУ)
Кафедра «Автоматизированные системы
обработки информации и управления»
пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»
ПРОеКТИРОВАНИЕ
ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
Принял:
преподаватель
Е.С. Ершов
Выполнила:
студентка гр.
ИВТ-445 М.В. Ильина
Омск 2008
Реферат
Пояснительная записка к курсовому проекту 20 с., 1 ч., 2 табл., 7 рис., 5
источ., 1 прил.
локальная сеть, маршрутизатор, пакет, сетевой адрес, маска подсети
Цель работы получить представления о построении и принципе работы
локальных сетей, спроектировать локальную сеть организации.
В ходе работы требуется рассмотреть принципы построения локальных сетей,
подобрать необходимое оборудование для проектирования локальной сети
организации, спроектировать локальную сеть и промоделировать работу сети в
программе NetCracker Professional.
В результате работы была спроектирована и промоделирована локальная сеть организации,
подобрано необходимое оборудование, а также рассчитана общая стоимость ЛВС.
Содержание
Введение
. Постановка
задачи
.1 Анализ
предметной области
.2
Необходимость использования ЛВС
.
Теоретический анализ
.1 Топология
ЛВС
.2
Требования, предъявляемые к ЛВС
. Описание
разработанной ЛВС
.1
Обоснование и выбор технического и программного обеспечения
.2 Схема
размещения и соединения сетевого оборудования
. Расчет
стоимости установленного оборудования
. Результаты
моделирования
.1
Моделирование
.2 Таблица
маршрутизации
Заключение
Список
использованных источников
Приложение А
(обязательное) Прайс-листы на сетевое оборудование
Введение
Телекоммуникация и сетевые технологии являются в настоящее время той
движущей силой, которая обеспечивает развитие мировой цивилизации. Практически
нет области производственных и общественных отношений, которая не использовала
бы возможности современных информационных технологий на базе телекоммуникаций.
Локальные сети (ЛС) представляющие собой самую элементарную форму сетей,
соединяют вместе группу ПК или связывают их с более мощным компьютером,
выполняющим роль сетевого сервера. Все ПК в локальной сети могут использовать
специализированные приложения, хранящиеся на сетевом сервере, и работать с
общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией. Каждый ПК в
локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.
Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро
взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять
ЛС:
¾ совместная работа с документами;
¾ упрощение документооборота: вы получаете возможность
просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего
рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;
¾ сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не
использовать ценное пространство на жестком диске ПК;
¾ простой доступ к приложениям на сервере;
¾ облегчение совместного использования в организациях
дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и
приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз
данных).
Самая простая сеть состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных
друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети
(независимо от сложности) основываются именно на этом принципе.
Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти
компьютеров и один принтер. Технология ограничивала размеры сети, в том числе
количество компьютеров в сети и ее физическую длину. Например, в начале 1980-х
годов наиболее популярный тип сетей состоял не более чем из 30 компьютеров, а
длина ее кабеля не превышала 185 м. Такие сети легко располагались в пределах
одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная
конфигурация подходит и сегодня. Эти сети называют локальными вычислительными
сетями (ЛВС (LAN)).
1. Постановка
задачи
Разработать проект ЛВС для 2-х этажного здания. Проектируемая сеть должна
быть подключена к уже имеющейся ЛВС (предоставляющей услуги Internet),
размещенной в здании, удаленном от проектируемой ЛВС на 500 м.
.1 Анализ
предметной области
Локальная вычислительная сеть (ЛВС, LAN - Local Area Network) - это
совокупность аппаратного и программного обеспечения, позволяющего объединить
компьютеры в единую распределенную систему обработки и хранения информации.
К аппаратному обеспечению можно отнести компьютеры с установленными на
них сетевыми адаптерами, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты,
маршрутизаторы и другие, соединенные между собой сетевыми кабелями.
К программному обеспечению относятся сетевые операционные системы и
протоколы передачи информации. Расстояние между компьютерами, объединяемыми в
ЛВС, обычно не превышает нескольких километров, что связано с затуханием
электрического сигнала в кабелях.
Для вычислительной сети нужны компьютеры (узлы сети) как минимум, два.
Компьютеры должны быть соединены каналами передачи данных. Канал передачи
данных состоит из линии передачи данных и аппаратуры окончания канала данных
(сетевой интерфейс). Совокупность каналов передачи данных и дополнительного
сетевого оборудования называется сетью передачи данных.
Компьютеры должны быть оснащены сетевым программным обеспечением - как
правило, сетевой операционной системой или сетевой надстройкой над обычной
операционной системой. Сетевое программное обеспечение, установленное на разных
компьютерах, может быть разным, но обязательно совместимым друг с другом, то
есть должен быть реализовывать один набор протоколов передачи данных.
Хотя бы один компьютер должен предоставлять для общего пользования часть
своих ресурсов - дисковое пространство, принтер, программы и т.д., но сам не
использует ресурсы узлов сети. Такой компьютер называется сервером. Все
остальные узлы сети (клиенты), должны иметь возможность использовать ресурсы
серверов [2].
.2
Необходимость использования ЛВС
Задачи, решаемые ЛВС:
- Передача файлов по ЛВС экономит бумагу и расходные материалы на принтер,
также обеспечивается быстрота передачи информации, нежели перенос информации
сотрудником из отдела в отдел.
- Разделение файлов данных и программ позволяет не дублировать данные на
каждом компьютере.
- Разделение принтеров и другого оборудования значительно экономят
средства на приобретение и ремонт техники, т.к. нет необходимости устанавливать
принтер у каждого компьютера, достаточно установить сетевой принтер.
- Электронная почта помимо экономии бумаги и оперативности доставки,
исключает проблему потери информации.
- Координация совместной работы - каждый может оставаться на рабочем
месте, но работать "в команде". Для менеджера проекта значительно
упрощается задача контроля и координирования действий, т.к. сеть создает
единое, легко наблюдаемое виртуальное пространство с большой скоростью взаимодействия
территориально разнесенных участников.
- Упорядочивание делопроизводства, контроль доступа к информации, защита
информации позволяет проводить единую политику безопасности на предприятии,
всегда можно четко определить права доступа к документам и протоколировать все
действия сотрудников.
- Стиль и престиж играют не последнюю роль, особенно в высокотехнологичных
областях.
2.
Теоретический анализ
.1 Топология
ЛВС
Под топологией компьютерной сети обычно понимается физическое
расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их
линиями связи. Понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в
которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура
связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс
связи может производиться по собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля,
допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы,
возможности расширения сети.
Существуют три базовые топологии сети:
) Шина - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи.
Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным
компьютерам (рис. 1).
Рисунок 1 - Сетевая топология «Шина»
) Звезда - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные
периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи
(рис. 2). Информация от периферийного компьютера передается только центральному
компьютеру, от центрального - одному или нескольким периферийным.
Рисунок 2 - Сетевая топология «Звезда»
) Кольцо - компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача
информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из
компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке
за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера (рис.
3).
Рисунок 3 - Сетевая топология кольцо
Факторы, влияющие на физическую работоспособность сети:
1. Исправность компьютеров (абонентов), подключенных к сети. В
некоторых случаях поломка абонента может заблокировать работу всей сети. Иногда
неисправность абонента не влияет на работу сети в целом, но мешает остальным
абонентам обмениваться информацией.
2. Исправность сетевого оборудования, то есть технических средств,
непосредственно подключенных к сети (адаптеры, трансиверы, разъемы и т.д.).
Выход из строя сетевого оборудования одного из абонентов может сказаться на
всей сети, но может нарушить обмен только с одним абонентом.
. Целостность кабеля сети. При обрыве кабеля сети (например, из-за
механических воздействий) может нарушиться обмен информацией во всей сети или в
одной из ее частей. Для электрических кабелей столь же критично короткое
замыкание в кабеле.
. Ограничение длины кабеля, связанное с затуханием
распространяющегося по нему сигнала. Как известно, в любой среде при распространении
сигнал ослабляется (затухает). И чем большее расстояние проходит сигнал, тем
больше он затухает (рис. 4). Необходимо следить, чтобы длина кабеля сети не
была больше предельной длины Lпр, при превышении которой затухание становится
уже неприемлемым (принимающий абонент не распознает ослабевший сигнал) [3].
Рисунок 4 - Затухание сигнала при распространении по сети
.2
Требования, предъявляемые к ЛВС
Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее
основной функции - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа
к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные
требования -производительность, надежность, прозрачность, совместимость,
управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость - связаны с
качеством выполнения этой основной задачи.
2.2.1
Производительность
Существует несколько основных характеристик производительности сети:
время реакции, пропускная способность, задержка передачи и вариация задержки
передачи.
Время реакции сети является интегральной характеристикой
производительности сети с точки зрения пользователя. В общем случае время
реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса
пользователя к какой-либо сетевой службе с получением ответа на этот запрос.
Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее
частью в единицу времени. Пропускная способность измеряется либо в битах в
секунду, либо в пакетах в секунду.
Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления
пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом
появления его на выходе этого устройства. Обычно качество сети характеризуют
величинами максимальной задержки передачи и вариацией задержки.
.2.2 Надежность и безопасность
Аспекты надежности:
- готовность или коэффициент готовности означает долю времени, в течение
которого система может быть использована;
- согласованность (непротиворечивость) данных (для повышения надежности на
нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных);
- безопасность (способность системы защитить данные от
несанкционированного доступа);
- отказоустойчивость (понимается способность системы скрыть от
пользователя отказ отдельных ее элементов).
2.2.3 Расширяемость и масштабируемость
Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления
отдельных элементов сети, наращивания длины сегментов сети и замены
существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов
и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность
сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять
дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом
структурировать сеть.
.2.4 Прозрачность
Прозрачность сети достигается в том случае, когда сеть представляется
пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой
сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с
системой разделения времени.
.2.5 Управляемость
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно
контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать
проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и
планировать развитие сети. Хорошая система управления наблюдает за сетью и,
обнаружив проблему, активизирует определенное действие, исправляет ситуацию и
уведомляет администратора о том, что произошло и какие шаги предприняты.
Одновременно с этим система управления должна накапливать данные, на основании
которых можно планировать развитие сети.
Планирование сети включает прогноз изменений требований пользователей к
сети, вопросы применения новых приложений, новых сетевых технологий и т. п.
.2.6 Совместимость
Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в
себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней
могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные
стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения
от разных производителей
3. Описание
разработанной ЛВС
.1
Обоснование и выбор технического и программного обеспечения
локальный вычислительный сеть программный
Для разработки ЛВС выбрана топология сети «звезда», так как никакие
конфликты в сети с этой топологией в принципе невозможны, потому что управление
полностью централизовано. Выход из строя периферийного компьютера или его
сетевого оборудования никак не отражается на функционировании оставшейся части
сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью
неработоспособной. Обрыв кабеля или короткое замыкание в нем при топологии
«звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры
могут нормально продолжать работу, между тем в топологии «кольцо» обрыв кабеля
делает работу невозможной. Проблема затухания сигналов в линии связи решается в
«звезде» проще, чем в случае «шины», ведь каждый приемник всегда получает
сигнал одного уровня.
Для организации сети использован протокол Fast Ethernet, позволяющий
передавать данные со скоростью 100 Мбит/с. Основным достоинством этой
технологии является благоприятное соотношение параметров
цена-производительность.
Спроектирована сеть на 82 компьютера. Каждый компьютер соединяется с
маршрутизатором по витой паре. Скорость соединения по витой паре составляет
порядка 100 Мбит/с.
Некоторые характеристики маршрутизатора: возможные скорости передачи
данных 10-100 Мбит/с, количество портов 16.
Некоторые характеристики сетевой карты: сетевая карта состоит из разъема
для сетевого провода и микропроцессора, который кодирует/декодирует сетевые
пакеты, а также вспомогательных программно-аппаратных комплексов и служб.
Каждая сетевая карта имеет свой уникальный MAC-адрес. Порт, используемый в
компьютере - PCI. Скорость передачи данных 10-100 Мбит/с.
В качестве проводника использована витая пара т.к. это наиболее
распространенный сетевой кабель на сегодняшний день. По структуре он напоминает
многожильный телефонный кабель, имеет 8 медных проводников, перевитых друг с
другом, и хорошую плотную изоляцию из поливинилхлорида (ПВХ).
Используется доступ к Internet с помощью подключения к удаленному на 500
метров зданию, в котором имеется ЛВС, предоставляющая услуги Internet. В
качестве проводника используется оптоволоконный кабель, так как, например,
использование витой пары невозможно, она не поддерживает соединение более 100
метров без усиления сигнала. Оптоволоконные линии предназначены для перемещения
больших объемов данных на очень высоких скоростях. Оптоволоконный кабель
идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в особенности для
соединения между зданиями, так как он нечувствителен к влажности и другим
внешним условиям. Также он обеспечивает повышенную по сравнению с медью
секретность передаваемых данных, поскольку не испускает электромагнитного
излучения, и к нему практически невозможно подключиться без разрушения
целостности.
Для создания ЛВС выбрана ОС Linux, так как распространяется бесплатно и позволяет выполнять требуемые
функции, предоставляемых пользователям.
3.2 Схема
размещения и соединения сетевого оборудования
Рисунок 3.1 - Структура спроектированной сети первого этажа
Рисунок 3.2 - Структура спроектированной сети второго этажа
где
В представленной структуре возможно изменение сети, за счет увеличения
или уменьшения количества рабочих станций, серверов, а также различного
сетевого офисного оборудования. Увеличение оборудования возможно за счет
оставленных свободных портов в маршрутизаторах.
4. Расчет
стоимости установленного оборудования
В таблице 4.1 представлен перечень использованного оборудования для
проектирования сети.
Таблица 4.1 - Перечень использованного оборудования
|
Наименование
|
Характеристики
|
Цена за ед. в руб.
|
Кол-во шт.
|
Общая стоимость в руб.
|
|
Сетевой файловый сервер TRENDnet "TS-U200"
|
10/100Мбит/сек. (USB2.0, CR)
|
4 086
|
2
|
8 172
|
|
Коннектор RJ-45
|
UTP, 5 level
|
3
|
234
|
702
|
|
Кабель UTP
|
5 level
|
6,5
|
850м
|
|
Оптический кабель 4-FO
|
наружный PE, Central tube, 4x62.5/125
|
45,2
|
500м
|
22 600
|
|
Маршрутизатор D-Link
DI-808HV
|
1 WAN
Cable/xDSL, 8-port 10/100 LAN, VPN
|
688
|
6
|
4128
|
|
Маршрутизатор D-Link
DI-8016HV
|
1 WAN
Cable/xDSL, 16-port 10/100 LAN, VPN
|
1376
|
8
|
11 008
|
|
Шлюз DIR-100
|
WAN 10/100, LAN
4x10/100Mbps, VPN
|
858
|
1
|
858
|
|
LaserJet M1522n
<#"669263.files/image008.jpg">
Рисунок 5.1 - Работа сети
Проверка работоспособности сети осуществлялась путем передачи пакетов:
- между рабочей станцией и сервером (Internet): E-mail (SMTP), FTP client, HTTP client;
- между рабочей
станцией и сервером: Database, SQL server’s client, File
server’s client;
- между рабочими станциями: Small office, Small
office peer-to-peer;
- между рабочей
станцией и принтером: Small office, Small office
peer-to-peer.
Для проверки работоспособности сети были задействованы все комнаты
каждого этажа, а именно все рабочие станции и офисное оборудование.
В результате моделирования нагрузка первой подсети (подсеть первого
этажа) составляет 17,8%, а нагрузка второй подсети (подсеть второго этажа) -
9,4%, при этом нагрузка сети в каждой комнате не менее 0,9%.
Полученные при моделировании данные позволяют сделать вывод о возможном
существовании данной сети.
.2 Таблица
маршрутизации
В таблице 5.1 представлена построенная таблица маршрутизации.
Таблица 5.1 - Таблица маршрутизации
|
Подсеть
|
Адрес интерфейса
|
Маска подсети
|
Диапазон IP-адресов
|
Диапазон занятых IP-адресов
|
|
192.168.0.0
|
192.168.0.1
|
255.255.255.128
|
192.168.0.2-192.168.0.127
|
192.168.0.2-192.168.0.45
|
|
192.168.0.128
|
192.168.0.129
|
255.255.255.128
|
192.168.0.130-192.168.0.255
|
192.168.0.130-192.168.0.171
|
|
Провайдер
|
192.168.10.1
|
255.255.255.255
|
192.168.10.2-192.168.10.255
|
-
|
Разработанная сеть разбита на два сегмента, имеющих доступ друг к другу и
в Internet через шлюз. Шлюз имеет три сетевых
интерфейса, из которых два сетевых интерфейса разработанной сети 192.168.0.1 и
192.168.0.129, а третий - предназначен провайдеру Internet.
IP-адрес
192.168.0.255 - это широковещательный адрес сети, используемый для рассылки
пакетов всем компьютерам данной сети одновременно.
Заключение
В результате выполнения задания была спроектирована локальная
вычислительная сеть. В ходе работы изучены основные типы сетевых устройств,
рассмотрены и сравнены базовые сетевые технологии, ознакомилась с сетевым
протоколом TCP/IP и его адресной схемой. В результате выполнения курсового
проекта была спроектирована и смоделирована структура локальной сети
организации. Выбрано необходимое сетевое оборудование и рассчитана стоимость
затрат на его приобретение.
Список
использованных источников
1 www.INTUIT.ru.
Борзенков
Д.П. Сети ЭВМ и телекоммуникации: Конспект лекций - Омск: ОмГТУ, 2006. - 258с.
Гук М.
Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2002. - 575с.
Олифер В. Г.,
Олифер Н. А.. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.:
Питер, 2001 - 672 с: ил.
Торчинский Ф.
UNIX. Практическое пособие администратора. - СПб: Символ-Плюс, 2003. - 352 с ,
ил.
Приложение А
Прайс-листы
на сетевое оборудование
В таблицах А.1 и А.2 представлены прайс-листы на сетевое оборудование.
Таблица А.1 - Прайс-лист компании «Бизнес техника», адрес в сети www.btg.ru
|
Наименование
|
Цена за ед. в руб.
|
|
Шлюз DIR-100 (WAN 10/100, LAN 4x10/100Mbps,
VPN)
|
858
|
|
Шлюз DI-804HV (WAN 10/100, WAN RS-232, LAN
4x10/100Mbps)
|
1 980
|
|
Шлюз DIR-300 (WAN 10/100, LAN 4x10/100Mbps,
IEEE 802.11g, 54Mbps)
|
|
Шлюз DIR-400 (WAN 10/100, LAN 4x10/100Mbps,
IEEE 802.11g, 54/108 Mbps)
|
1 980
|
|
Сетевой файловый сервер TRENDnet "TS-U200" 10/100Мбит/сек. (USB2.0, CR)
|
4 086
|
|
Сетевой файловый сервер
TRENDnet "TS-U100"
|
3 269
|
|
D-Link DFE-550FX
(Карта PCI 10/100Mbps)
|
175
|
|
D-Link DGE-530T(Карта
PCI 10/100/1000Mbps)
|
168
|
|
D-Link DIR-100
(Broadband Router 4UTP 10/100Mbps, 1WAN)
|
790
|
|
D-Link DI-604UP
(Ethernet Broadband Router 4-port + Print Server 4UTP 10/100Mbps, 1WAN, USB)
|
1045
|
|
D-Link DI-808HV
(Ethernet Broadband Router 8-port 8UTP, 10/100Mbps)
|
688
|
|
D-Link DI-8016HV
(Ethernet Broadband Router 16-port 16UTP, 10/100Mbps)
|
1 376
|
|
LaserJet M1005
(A4, принтер, сканер, копир, 32 Мб, USB 2.0)8 215
|
|
|
LaserJet M1120
(A4, принтер, сканер, копир, 32 Мб, USB 2.0)8 000
|
|
|
Кабель OPC-16E-6 100Base-FX
|
40,8
|
Таблица А.2 - Прайс-лист компании «Элодея», адрес в сети www.elody.ru.
|
Наименование
|
Цена за ед. в руб.
|
|
Коннектор RJ-45 (UTP, 5 level)
|
3
|
|
Кабель UTP
(5 level)
|
6,5
|
|
Системный блок IRBIS A43SLK
X5210 ? 160 DRW NF CR <http://www.eldorado.ru/cat/detail/71021041/>9
000
|
|
|
Монитор ViewSonic VA703M
|
4 518
|
|
Клавиатура Chicony KB-9810
|
200
|
|
Мышь A4 OP-620D
|
116
|
Похожие работы на - Проектирование локальной вычислительной сети
|