Разработка локальной вычислительной сети предприятия

Разработка локальной вычислительной сети предприятия

Введение

локальный вычислительный сеть кабельный

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - это такой способ совместного подключения 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:

1.  Разделение ресурсов - позволяет совместно использовать ресурсы, на - пример, периферийные устройства (принтеры, сканеры), всеми станциями, входящими в сеть.

2.       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 вычисли - тельных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

.         Широкие возможности компьютеров по обработке информации делают их в принципе пригодными для разнообразного использования в области образования. Они могут облегчить преподавание и изучение материала на всех уровнях

–        от дошкольников, овладевающих алфавитом, до учащихся старших классов. Компьютеры пригодны для использования в таких областях, как языковедение и математика, история и естественные науки, профессиональная подготовка, музыка и изобразительное искусство, а также чтение и письмо. Компьютеры открывают новые пути в развитии навыков мышления и умения решать проблемы, пре - доставляют новые возможности для активного обучения. С помощью компьютеров можно сделать проведение уроков, упражнений, контрольных работ, а также учет успеваемости более эффективными. Это разгружает учителей и позволяет им уделять больше времени индивидуальным занятиям. Компьютеры могут сделать многие уроки более интересными и убедительными, а огромный поток информации - легкодоступным.

Цель работы - проектирование локальной вычислительной сети для школы.

1. Цели и функции ЛВС

В рамках данной курсовой работы необходимо спроектировать локальную сеть для школы.

ЛВС в данной организации должна состоять из 40 компьютеров. Сеть позволит ускорить перемещение данных между компьютерами. Для каждой рабочей станции необходимо обеспечить доступ к глобальной сети Интернет, для некоторых доступ к сетевому принтеру.

Здание школы состоит из трех этажей. ЛВС необходимо развернуть на третьем этаже. Так же необходимо поставить сервер для хранения данных школы. На предприятии уже присутствует следующее оборудование: 40 компьютеров, 2 принтера и проектор.

Таблица 1 - Требования сотрудников к сетевым ресурсам

Общее количество компьютеров составляет 40: по одному компьютеру у директора, секретаря, заместителя директора по воспитательной работе, учители физики и учителя информатики; два компьютера у бухгалтеров и по 23 компьютера на классы физики и информатики для учеников старших классов. У каждого сотрудника или школьника есть свое рабочее место.

Рисунок 1.1 - Схема помещений

. Выбор основных сетевых решений

Теперь, когда уже установлены требования для сети, можно определиться с тем, с помощью чего можно это реализовать. Во-первых, для совместной работы с файлами, нам необходим отдельный компьютер, который будет выполнять обязанности файлового сервера. На нем будут храниться документы, доступ к которым будет обеспечен большинству компьютеров сети. Кроме этого нам понадобятся несколько коммутаторов, чтобы соединить несколько компьютеров в один сегмент. Это позволит не прокладывать кабель по всему зданию, из чего следует, что снизятся затраты и увеличится надежность. Далее стоит отметить, что одним из требований к нашей ЛВС было наличие Wi-Fi. Чтобы его обеспечить, необходимо использовать Wi-Fi роутер. Кроме того для прокладки сети будет необходим сам кабель и короба, чтобы защитить провода от повреждений.

Итак, можно сделать вывод, что для создания локальной сети потребуется следующее оборудование:

-  файловый сервер;

-         коммутаторы;

          Wi-Fi роутер;

          сетевой кабель (витая пара);

          короба.

Файловый сервер - это выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода и предназначенный для хранения файлов любого типа. Как правило, обладает большим объемом дискового пространства. Его наличие в сети позволяет повысить скорость обмена данными, повысить надежность хранения информации [5].

Для повышения отказоустойчивости файлового сервера так же необходимо приобрести источник бесперебойного питания.

При выборе сервера следует обратить внимание на такие характеристики

как:

-  производительность процессора;

-         объем оперативной памяти;

          скорость жесткого диска;

          отказоустойчивость [6].

Учитывая все вышеприведенные характеристики в качестве файл-сервера можно выбрать следующее:

Рис. 2. Системный блок Matrix Office Comfort RC13

Системный блок Matrix Office Comfort RC13 (2.93 ГГц, 2 ядра, Intel Core i3/4096 Мб DDR3/диск 1000 Гб/встроенная видеокарта, 384 Мб/DVD/CD-RW)

Цена: 16050 руб. [4].

Источник бесперебойного питания

ИБП Ippon Back Power Pro 400 ВА является приемлемым по критерию цена / качество / количество ВА. Сервер имеет не слишком высокую потребляемую мощность, поэтому использование ИЬП на 400 ВА вполне оправдано. ИБП представлен на рис. 3.

Цена: 1530 руб. [4].

Рис. 3. ИБП Ippon Back Power Pro Таблица 2. Файловый сервер

Так как локальная сеть будет состоять из сегментов, то для объединения компьютеров в сегменте и сегментов между собой используются коммутаторы.

Одной из главной характеристики для коммутатора является количество портов, оно определяет количество соединяемых компьютеров.

В качестве коммутационного оборудования были выбраны коммутаторы (2 коммутатора с 16 портами и 2 коммутатора с 8 портами), а не концентраторы, так как по цене они практически не различаются, но коммутаторы имеют ряд пре- имуществ:

1)   повышение пропускной способности сети (коммутатор имеет способ - ность «запоминать» адрес каждого компьютера, подключённого к его портам и действовать как регулировщик - только передавать данные на компьютер адреса - та и ни на какие другие, так же устраняются ненужные передачи и тем самым ос - вобождается сетевая пропускная способность);

2)   коммутаторы предоставляют каждому узлу сети выделенную пропуск - ную способность протокол.

В качестве коммутаторов будут использоваться:

-  Коммутатор switch D-link D-Link DGS-1016D/GE, Gigabit Switch, 16x10/100/1000Mbps, (DGS-1016D/GE), коммутатор такого типа изображен на рис. 4.

Цена: 3229 руб. [4].

Рис. 4. Коммутатор switch D-link D-Link DGS-1016D/GE

-  Коммутатор switch NetGear NETGEAR 8-port 10/100 Mbps switch with ex - ternal power (FS108-200PES), коммутатор такого типа изображен на рис. 5.

Цена: 1051 руб. [4].

Рис. 5. Коммутатор switch NetGear NETGEAR

Таблица 3. Коммутаторы

Благодаря технологии Wi-Fi можно осуществлять выход с ноутбуков, КПК, сотовых телефонов и других устройств, оборудованных приемниками Wi-Fi в ин - тернет без подключения сетевого кабеля.Fi позволяет развивать сеть без весомых материальных затрат путем до - бавления точек доступа и приемников.

На рис. 6 показана точка доступа: WiFi-роутер ASUS RT-N12. Цена: 1350 руб. [4].

Рис. 6. WiFi-роутер ASUS RT-N12 Преимущества Wi-Fi:

-    Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, на - пример, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями.

-         Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов.

          Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может пе - ремещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой.

          Wi-Fi - это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру.

Недостатки Wi-Fi:

-    Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Обычно Wi-Fi-роутер работает в диапазоне 2.4 GHz, также в этом диапазоне работает множество других устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, это ухудшает электромагнитную совместимость.

-         Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства.

          Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа.

Таблица 4. Wi-Fi-роутер

Для выхода в интернет используется выделенная оптоволоконная линия. Выбор именно этого средства обуславливается тем, что по сравнению с другими способами он обеспечивает более высокую скорость соединения.

Другой положительной чертой является то, что оптоволокно обеспечивает симметричный канал, что гарантирует не только высокую скорость входящего, но и исходящего соединений. Сейчас данная технология развивается очень стремительно, что делает ее более доступной.

Выход в интернет будет организован с помощью выделенного канала, который уже предоставлен местным провайдером. В школе уже есть оптоволоконный кабель.

В сети же компьютеры будут подключены с помощью витой пары. Витая пара

Для прокладки сети используется сетевой кабель FTP (экранированная витая пара) категории 5, она изображена на рис. 7.

Стоимость: 500 * 10 р. = 5000 руб.

Кабель-канал

Для прокладки кабеля используются короб шириной до 5 см для общего потока, и до 2 см для одного кабеля. Рис. 8 иллюстрирует стандартный короб.

Стоимость: 200 * 20.00 p. = 4 000 руб.

Рис. 8. Кабель-канал

В результате анализа стоимости сетевого оборудования и выбора оптимальной комплектации получена следующая таблица:

Таблица 5. Стоимость сетевого оборудования

Таким образом, стоимость сетевого оборудования для данной сети, в рамках поставленной задачи, составляет: 36 490 руб.

. Выбор способа управления сетью

В качестве технологии доступа был выбран Fast Ethernet, обеспечивающий скорость обмена данными в 100 Мбит/с.

В качестве подвида данной технологии был выбран 100BASE-TX, IEEE 802.3u - развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5: CAT5e - скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Пре- имущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине [5].

Формирование адресной структуры сети:

Для формирования адресного пространства данной сети выбраны IP-адреса класса С. (адреса из диапазона от 192.0.0.0 до 223.255.255.0). Маска подсети имеет вид 255.255.255.0. Первые 3 байта формируют номер сети, последний байт формирует номер узла.

4. Структурная схема кабельной сети

Наиболее распространенной на сегодняшний день является топология «звезда» на технологии Ethernet, которая отвечает всем современным требованиям к локальной сети и довольно удобна в эксплуатации. Из схемы структурированной кабельной системы рис. 10 можно однозначно судить о том, что данная топология лучше всего подходит для данной организации.

Рис. 9. Топология «звезда»

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 (при условии правильного проектирования);

-         гибкие возможности администрирования. Недостатки:

          выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

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

-         конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

В центре каждой «звезды» - концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий гибкий ка - бель UTP, так же называемый «витой парой». Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или коммутатором - с другой. Устанавливать сеть с топологией «звезда» просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме «звезда», может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами [1].

В качестве технологии доступа был выбран Fast Ethernet, обеспечивающий скорость обмена данными в 100 Мбит/с.

В качестве подвида данной технологии был выбран 100BASE-TX, IEEE 802.3u - развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5: CAT5e - скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Пре- имущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине [5].

Формирование адресной структуры сети:

Для формирования адресного пространства данной сети выбраны IP-адреса класса С. (адреса из диапазона от 192.0.0.0 до 223.255.255.0). Маска подсети имеет вид 255.255.255.0. Первые 3 байта формируют номер сети, последний байт формирует номер узла.

Рис. 10. Схема структурированной кабельной системы

Рис. 11. План помещений с размерами

Исходя из плана помещения, мы можем произвести точный расчет требуемого количества витой пары.

На чертеже изображен план помещений, с размерами отрезков кабеля от сетевых устройств, до сетевых розеток.

Прокладка витой пары, электросилового кабеля и тех кабелей, которые нам необходимы будут в дальнейшем, для организации сети, будет осуществляться в кабель каналах.

Монтироваться он будет на уровне 80 см от пола. Между помещениями, кабель будет проходить сквозь стену, через пробуренное отверстие, в гофрированной трубе, что защитит кабель от физических повреждений. Монтаж в кабель - каналах, позволяет создавать, локальные (информационные) и электрические сети, сохраняя такие достоинства как мобильность, гибкость инсталляции, дешевизна монтажа и изменения конфигурации, и добавляя к ним повышенную электро - пожаробезопасность и эстетичный внешний вид.

Кабель - каналы состоят из основания и крышки. Вначале основание закрепляется на поверхности (приклеивается, в случае мини-канала или крепится на винтах / заклёпках / специальных крепёжных элементах), затем в него укладывается кабель (или провод), а потом вся конструкция кабель - канала закрывается крышкой.

Рис.12. Расчет кабеля проектируемой сети

В кабинете секретаря, находится коммутатор, к нему подключаются, рабочие места кабинета директора, все остальные коммутаторы том числе сервер. На кабинет информатики      потребуется: 14.65+13.65+11.65+10.65+7.65+6.6+5.6+ +4.6+3.6+2 =81 м + 45,4 м =126,4 м. В том месте, где будет монтироваться сетевая розетка, будет подключаться силовая розетка, в количестве трех штук.

На кабинет физики нам потребуется: 9,3+8,3+7,3+6,3+4,2+3,2+2,2+1,2 =42 м +

,05+12,05+10,03+9,03+7,5+6,5+5,5+4,5+3,5=71,66 м. + 42 м = 114 м.

На кабинет бухгалтерии потребуется: 7+4,5+1,2+3,2+3,8+7,5+9 =36,2 м

На кабинет директора потребуется: 8,6+4,7 =13,3 м

Также посчитаем длину для актового зала и пролета (расстояние от коммутатора до серверной): 2,35+11,15+2,20+1,5+6,5 =23,5 м

Теперь суммируем все результаты: 126,4 м +114 м+36,2 м +13,3 м =313 м

После чернового подсчета, прибавляем 10% от посчитанной суммы, для технического запаса. 313 м *10% = 31,34 +313 =345 м.

В филиале установлен один коммутатор, к которому подключено 5 рабочих станций и один принтер. На прокладку сети в филиале потребуется 30 метров кабеля, 6 сетевых и силовых розеток.

5. Безопасность сети

Для нормального и бесперебойного функционирования сети необходимо обеспечить ее безопасность. Специализированные программные средства защиты информации от несанкционированного доступа обладают в целом лучшими возможностями и характеристиками, чем встроенные средства сетевых ОС. Кроме программ шифрования, существует много других доступных внешних средств защиты информации. Из наиболее часто упоминаемых, следует отметить следующие системы, позволяющие ограничить информационные потоки.

1.  Firewalls - брандмауэры (дословно firewall - огненная стена). Между локальной и глобальной сетями создаются специальные промежуточные сервера, которые инспектируют и фильтруют весь проходящий через них трафик сетевого/ транспортного уровней. Это позволяет резко снизить угрозу несанкционированного доступа извне в корпоративные сети, но не устраняет эту опасность совсем. Более защищенная разновидность метода - это способ маскарада (masquerading), когда весь исходящий из локальной сети трафик посылается от имени firewall - сервера, делая локальную сеть практически невидимой.

2.       Proxy-servers (proxy - доверенность, доверенное лицо). Весь трафик сетевого / транспортного уровней между локальной и глобальной сетями запрещается полностью - попросту отсутствует маршрутизация, а обращения из локальной сети в глобальную происходят через специальные серверы-посредники. Очевидно, что при этом методе обращения из глобальной сети в локальную становятся не - возможными. Очевидно также, что этот метод не дает достаточной защиты против атак на более высоких уровнях - например, на уровне приложения (вирусы и JavaScript).

.         Антивирусная программа (антивирус) - изначально программа для обнаружения и лечения программ, заражённых компьютерным вирусом, а также для предотвращения заражения файла вирусом. Многие современные антивирусы позволяют обнаруживать и удалять также троянские программы и прочие вредоносные программы. И напротив - программы, создававшиеся как файрволы, также обретают функции, роднящие их с антивирусами (например, Outpost Firewall), что со временем может привести к ещё более очевидному распространению смысла термина на средства защиты вообще [5].

В нашей сети будет использоваться антивирусная программа ESET NOD32 Business Edition.

. Спецификация оборудования

Таблица 6. Стоимость сетевого оборудования

Таблица 7. Стоимость программного обеспечения

Стоимость сетевого оборудования составляет 34 990 руб. Стоимость программного обеспечения составляет 48 360 руб.

В результате, общая стоимость всего сетевого оборудования, материалов и ПО составила 83350 рублей.

Общая стоимость проекта является приемлемой, так как локальная вычислительная сеть проектировалась для среднего общеобразовательного учреждения.

Список использованных источников

1. Компьютерные сети. Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Питер, 2001.

2.       Компьютерные сети. Практика построения. Для профессионалов. 2-е изд./ М.В. Кульгин. - СПб: Питер, 2003.

.         В.Г. Олифер, Н.А. Олифер «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы».

.         http://computers.wikimart.ru/ - цена на оборудование on-line торгового центра Wikimart.

.         http://ru.wikipedia.org/wiki - краткая справочная информация.

6. http://www.nag.ru/goodies/lan_rse/index.html - проектирование отказоустойчивых сетей.