Построение локальной сети на примере "Учебный институт"

НАО АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электроники и компьютерных технологий

















Курсовая работа

Построение локальной сети на примере "Учебный институт" 





Выполнил: студент группы БРЭк-04-04

Казиев Р. (номер зач. кн.: 043126)

Проверил: профессор, канд. техн. наук

Берикулы А.





















Алматы 2006


СОДЕРЖАНИЕ



	Задание	3

	Введение	4

	Выбираем операционную систему для сервера	5

	Сети Ethernet	6

	Топологии вычислительных сетей	7

	Сетевые кабели	9

	Сравнительные характеристики сетевых проводников	10

	Сетевые оборудования	12

	Концентраторы	12

	Повторители	13

	Мосты	13

	Маршрутизаторы	14

	Заключение	16

	Список литературы	17

	Приложение А	18




ЗАДАНИЕ



В этой задаче следует разработать проект локальной компьютерной сети организации, где работает студент-заочник. Альтернативным вариантом является документирование локальной сети, уже установленной на предприятии студента или разработка проекта под предполагаемого заказчика. При отсутствии такой возможности (необходимости) рассчитать локальную компьютерную сеть, структура которой выбирается согласно шифру (последняя цифра номера зачетной книжки) по таблице 2.



Таблица 2



Профиль предприятия

Количество рабочих станций

Особенность здания

Примечание

6

Учебный институт

30

3 этажа






ВВЕДЕНИЕ



Локальная сеть (Local Area Network, LAN ) — группа персональных компьютеров или периферийных устройств, которые объединены между собой высокоскоростным каналом передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. Также встречается термин "локальная вычислительная сеть" (ЛВС). Основное назначение любых видов компьютерных сетей — организация совместного доступа к ресурсам любого из компьютеров, подключенного к данной сети. Прежде всего, это совместный доступ к данным и программам. Это когда данные или программы, находящиеся на одном из компьютеров сети (файловом сервере), могут использоваться на любом из подключенных к нему компьютеров. Так происходит, например, при использовании сетевой бухгалтерской программы, когда работники, которые имеют доступ к сети, могут вносить изменения в единую базу данных. 

Что нужно чтобы проложить локальную сеть?

Чтобы объединить десятки компьютерных систем нам понадобится:

Сетевой кабель – то, что собственно и связывает компьютеры между собой. 

Сетевые карты - по одной для каждого участника сети. 

Switch (Коммутатор) - устройство объединяет всю систему, к нему сходятся все сетевые кабели. 

компьютер сетевой кабель маршрутизатор


ВЫБИРАЕМ ОПЕРАЦИОННУЮ СИСТЕМУ ДЛЯ СЕРВЕРА



Наиболее удачным выбором операционной системы для нашего сервера является Windows 2003 Server:

Простота настройки, 

Дружественный интерфейс, привычный пользователям Windows XP и Me 

Наличие в системе драйверов для наиболее распространённых сетевых карт и современного оборудования. 

Функции автоматической настройки сети 

Встроенная служба ICS. (Общий доступ в Интернет) 

Встроенный брандмауэр. 

Конфигурация сервера:

	Тип процессора - Pentium 4, 3.8 ГГц

	Количество процессоров в сервере - 2 

	RAM сервера – IMM 1Gb DDR II SDRAM PC400 Samsung

	HDD - 200 Gb IDE Seagate 7200.8

	Тип корпуса – Big Tower ATX

	RAID - Intel Server RAID controller SRCZCRX

	Источника бесперебойного электропитания - APC Smart UPS 1000 Rack Mount 2U




СЕТИ ETHERNET



Ethernet был разработан Исследовательским центром корпорации Xerox в Пало Альто(PARC) в 1970 году и является на сегодняшний день наиболее популярным стандартом. Миллионы устройств и узлов подключены к сетям, использующим Ethernet. Первым локальным сетям требовалась очень небольшая пропускная способность для выполнения простых сетевых задач, существовавших в то время, — отправка и прием электронной почты, передача файлов данных и обработка заданий по выводу на печать. Ethernet стал основой для спецификации IEEE 802.3, которая была выпущена в 1980 году Институтом инженеров по электротехнике и электронике. Вскоре после этого компании Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation совместно разработали и выпустили спецификацию Ethernet версии 2.0, которая была в значительной степени совместима со стандартом IEEE 802.3. На сегодняшний день Ethernet и IEEE 802.3 являются наиболее распространенными стандартами локальных вычислительных сетей. Сети на основе Ethernet используются для транспортировки данных между различными устройствами — компьютерами, принтерами и файл-серверами. Технология Ethernet дает возможность устройствам коллективно пользоваться одними и теми же ресурсами, т.е. все устройства могут пользоваться одной средой доставки. Средой доставки называется метод передачи и приема данных. Например, рукописное письмо может быть послано с использованием различных способов доставки: через почтовую службу, через курьерскую службу доставки Federal Express или по факсу. Электронные данные могут передаваться по медному кабелю, по тонкому или толстому коаксиальному кабелю, по беспроводным линиям связи и т.д.




ТОПОЛОГИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ



Топология типа «звезда». В топологии сети в виде звезды вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. 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.

Кольцевая топология. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в 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. 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. Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. 

Шинная топология. При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию.




СЕТЕВЫЕ КАБЕЛИ



Витая Пара (Twisted Pair)



В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник. По структуре он напоминает многожильный телефонный кабель, имеет 8 медных проводников, перевитых друг с другом, и хорошую плотную изоляцию из поливинилхлорида (ПВХ). Обеспечивает высокую скорость соединения - до 100 мегабит/с (Около 10-12 Мб/Сек) или до 200Мбит в режиме full-duplex. При использовании гигабитного оборудования достижимы скорости до 1000 Мбит. Существует неэкранированная (UTP) и экранированная (STP) витая пара, помимо обычной изоляции у второго типа витой пары существует защитный экран, по структуре и свойствам напоминающий фольгу. При соответствующем заземлении экранированная витая пара обеспечивает отличную защиту от электромагнитных помех, даже при проводке STP вблизи электрораспределительного щитка и линий высокого напряжения отмечалась стабильная работа сети на скоростях свыше 90 Мбит. В случае если STP кабель не заземлен то экран наоборот выступает, усиливает воздействие наводок выступая в качестве антенны. В среднем сетевой кабель выдерживает на открытом воздухе от 3 до 8 лет, причем скорость сети начнет падать задолго до полного выхода кабеля из строя. Для использования на открытом воздухе нужно использовать специальную витую пару для открытой проводки.

Так же хорошо подходит для проводки на открытом воздухе кабель полевой П-296. Помимо того, что его изоляция не боится воды, высоких и низких температур, кабель сам по себе очень прочный (выдерживает нагрузку до 200 килограмм) и его можно протягивать без поддерживающего троса на длину до 100 метров. Неоспоримым достоинством является то, что используя П-296, можно обеспечивать устойчивую связь на сегменте сети до 500 метров. Если в вашем регионе сложно приобрести пару для уличной проводки или П-296, срок службы обычного сетевого кабеля можно увеличить в несколько раз, используя гофрированную трубку. Она защищает кабель от механических воздействий, воды, прямых солнечных лучей, однако увеличивает стоимость и массу сетевого проводника.



Коаксиальный Кабель (Coaxial)



Это один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит. Кабель достаточно сильно подвержен электромагнитным наводкам. В случае повреждения ремонтируется с трудом (требуется пайка и тщательная изоляция), но даже после этого восстановленный участок работает медленно и нестабильно: появляются искажения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к потерям информации.

В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В локальных сетях применяется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, а для передачи TV сигнала - 75 Ом, они не совместимы между собой. В современных компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.



Сравнительные характеристики сетевых проводников

Тип Кабеля (10 Мбит/с = около 1 Мб в сек)

Скорость передачи данных (мегабит в секунду)

Макс официальная длина сегмента, м

Макс неофициальная длина сегмента, м*

Возможность восстановления при повреждении \ Наращивание длины

Подверженность помехам

Неэкранированная Витая пара

100/10/1000 Мбит/с

100/100/100 м

150/300/100 м

Хорошая

Средняя

Экранированная витая пара

100/10/1000 Мбит/с

100/100/100 м

150/300/100 м

Хорошая

Низкая

Кабель полевой П-296

100/10 Мбит/с

------

300(500)/> 500 м

Хорошая

Низкая

Четырехжильный телефонный кабель

50/10 Мбит/с

------

Не более 30 м

Хорошая

Высокая

Тонкий коаксиальный кабель

10 Мбит/с

185 м

250(300) м

Плохая 

Требуется пайка

Высокая

Толстый Коаксиальный кабель

10 Мбит/с

500 м

600(700)

Плохая 

Требуется пайка

Высокая




СЕТЕВЫЕ ОБОРУДОВАНИЯ



Концентраторы 



Как только в сети 10Base-T становится больше двух компьютеров или возникает необходимость перехода от сети на коаксиальном кабеле к технологии 10Base-T, придется использовать концентратор. Правда, при введении хаба в сеть на витой паре она теряет возможность полнодуплексной работы и становится аналогично 10Base-2 и 10Base-5 полудуплексной со всеми вытекающими отсюда последствиями. Концентратор представляет собой устройство, имеющее, как правило, некоторое количество портов для подключения отдельных компьютеров (режим MDI-X) и порт, выделяемый каким-либо образом, для соединения с другими хабами (режим MDI). 

Зачастую имеется переключатель режима порта. На переднюю панель концентратора выводится информация о состоянии сети (перегрузка сети или отдельного порта, включение питания, коллизии). Концентраторы подразделяются на 10-, 100- и 10/100-Мбит, активные и пассивные. Многие 10-Мбит хабы имеют разъемы и под витую пару (RJ-45), и под коаксиальный кабель (BNC или AUI). Отличие активного хаба от пассивного заключается в том, что первый усиливает передаваемый сигнал, а второй - нет. 

С помощью пассивного хаба можно решить проблему нехватки портов, но нельзя увеличить максимальный радиус сети. Преодолеть это ограничение поможет репитер. Существуют концентраторы для витой пары, для коаксиального кабеля и волоконной оптики. Ценовой диапазон хабов колеблется в широких пределах. На него влияют скорость концентратора, количество и тип портов, фирма-производитель и многое другое. Средняя цена составляет $30-70. 




Повторители 



Повторитель предназначен для соединения разнородных сегментов сети Ethernet и преодоления ограничения длины кабеля. Правда, при этом не обеспечивается логическая изоляция сегментов. Повторители представляют собой устройства с двумя портами. Выпускаются с любым сочетанием портов (двумя портами AUI, портом Thinnet и портом AUI, одним оптоволоконным портом ST и одним портом AUI). Не стоит увлекаться увеличением протяженности сети при помощи большого количества повторителей, т. к. поддержание ее работоспособности превратится в этом случае в сущий ад. 



Мосты 



Если ваша сеть достигла приличных размеров, то неизбежен тот момент, когда ее производительность станет неприлично низкой. Преодоление проблемы возможно несколькими способами. Один из них - введение в состав сети устройства под названием мост. Мост представляет собой концентратор, усовершенствованный добавлением процессора и памяти, и позволяет объединять между собой физически несовместимые сегменты Ethernet (например, сегмент 10Base-T с сегментом 10Base-2). Это замечательно, но как же мост позволяет увеличить производительность? Очень просто: вся сеть разбивается на отдельные сегменты. Полученные сегменты соединяются с помощью мостов. Мост определяет, осуществляется ли обмен между различными сегментами или же внутри одного. В случае внутрисегментного обмена информация не проходит в другие. Таким образом и достигается уменьшение загрузки сети. Если же обмен осуществляется между разными сегментами, то мост не дает никаких преимуществ. Он также не влияет на производительность внутри локальной области. К минусам данного устройства следует отнести то, что не осуществляется контроль доступа и вряд ли удастся через него подключиться к Internet или другой глобальной сети. 

Другой способ повысить производительность ЛВС - это установить коммутатор. Данное устройство в отличие от моста, который соединяет входной сегмент со всеми выходными, позволяет соединить два сегмента, не подключая остальные. Такое возможно за счет того, что каждый порт коммутатора представляет собой отдельный независимый сегмент производительностью 10 (или 100) Мбит/с. омощью коммутатора можно построить иерархическую структуру, аналогичную структуре, создаваемой на концентраторах. Подразделяются на коммутаторы узлов (node switches) и коммутаторы сегментов (segment switches). Первые позволяют подключать непосредственно к портам отдельные компьютеры, а вторые - концентраторы. В домашних сетях данные устройства почти не используются, т. к. их стоимость исчисляется сотнями и тысячами долларов. 



Маршрутизаторы 



Нам осталось познакомиться только с одним устройством -маршрутизатором. Применяются они главным образом в крупных центрах коммутации компаний и Internet-провайдеров. Причина этому - очень высокая цена (несколько тысяч долларов). Хотя, например, компания Cisco Systems предлагает ряд устройств для небольших фирм и рынка SOHO. Маршрутизатор может понадобиться, если есть необходимость подключиться к сети, безопасность работы с которой не контролируется, если таблицы физических адресов, используемые мостами и коммутаторами для идентификации принадлежности физических адресов и сегментов сети, стали чрезмерно большими и неуправляемыми, а также для соединения двух различных сетей, не имеющих физической совместимости. Маршрутизатор функционирует на сетевом уровне, что и позволяет использовать его для вышеуказанных действий. Функционирующие на канальном уровне мосты и коммутаторы могут объединять только сети, использующие одни физические характеристики (например, различные версии сети Ethernet - на тонком коаксиальном кабеле, витой паре и оптическом волокне).




ЗАКЛЮЧЕНИЕ



В рассмотренных технологиях я выбрал наиболее подходящие варианты. В целом сетевые технологии позволяют повысить производительность любой системы, а также ускорить учебные процессы. 




СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



	Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-изд. – СПб: «Питер», 2005. – 864 c.

	Компьютерные сети. Учебный курс/Пер. с англ. – М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.». – 2-е издание, 1998.– 696 c.

	Работы учебные. Фирменный стандарт ФС РК 10352-1910-У-е-001-2002. Общие требования к построению, изложению, оформлению и содержанию. – Алматы, АИЭС, 2002. – 31 с.

	Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия. – СПб: Изд-во «Питер», 2000. – 576 с.




ПРИЛОЖЕНИЕ А