Проектирование локальной вычислительной сети (ЛВС) аграрной фирмы.

1   2

---

Содержание

 

Введение.

1. Общая часть.

1.1. Описание организации.

1.2. Разработка ЛВС..

2. Исследовательская часть.

2.1. Анализ и выбор топологии сети.

2.2. Анализ и выбор технологии сети.

2.3. Анализ и выбор линии связи.

2.4. Анализ и выбор сетевого оборудования.

3. Технологическая часть.

3.1. Серверное помещение и коммуникационный узел.

4. Охрана труда.

4.1. Техника безопасности и охрана труда при работе с ПК..

4.2. Техника безопасности при выполнении монтажных работ.

Заключение.

Список использованных источников.

 

Введение

 

На сегодняшний день компьютерные сети прочно вошли в современную жизнь. На данный момент более 80% компьютеров объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Компьютерные сети обеспечивают и новый уровень вычислений за счет распределения нагрузки между многими машинами. Такие огромные потенциальные возможности приводят к значительному ускорению производственного процесса.

Автоматизирование рабочих мест сегодня является программой, активно использующей сетевое соединение отдельных компьютеров в локальную вычислительную сеть. Только при этом становится возможной передача информации с любого рабочего места пользователя на сервер и обратно. Локальная сеть – это группа связанных между собой компьютеров, серверов, принтеров, расположенных в пределах здания, офиса или комнаты. Локальная сеть дает возможность получать совместный доступ к общим папкам, файлам, оборудованию, различным программам и т.д.

Назначение всех компьютерных сетей можно выразить словами: совместный доступ (или совместное использование). Людям, работающим над одним проектом, приходится постоянно использовать данные, создаваемые коллегами. Благодаря локальной сети разные люди могут работать над одним проектом не по очереди, а одновременно.

Также имеется возможность совместно использовать оборудования. Дешевле создать локальную сеть и установить один принтер на все подразделение, чем приобретать по принтеру для каждого рабочего места.

Использование ресурсов локальной сети позволяет снизить финансовые затраты предприятия, повысить уровень безопасности данных, сократить время на решение различных задач, а также повысить общую эффективность работы.

Файловый сервер сети позволяет обеспечить совместный доступ к программам. Оборудование, программы и данные объединяют одним термином: ресурсы. Можно считать, что основное назначение локальной сети – доступ к ресурсам. У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело со множеством автономных компьютеров.

Актуальность темы заключается в организации сети в офисе организации для улучшения взаимодействия между компьютерами сотрудников, сервером и печатающей техникой и для лучшего контроля производственных процессов.

В дипломном проекте рассматривается проектирование локальной вычислительной сети (ЛВС) аграрной фирмы. ЛВС создается путем объединения нескольких компьютеров в одну единую сеть передачи данных. Для проектирования сети нужно проанализировать компоненты ЛВС и подобрать оптимальные составляющие этой сети.

Цель дипломной работы:

• Спроектировать локальную вычислительную сеть в аграрной фирме.

Задачи дипломной работы:

• спроектировать план-помещение для развертывания сети;
• проанализировать и выбрать сетевые компоненты для организации сети;
• рассчитать количество коммутационных элементов и длину кабеля;
• рассчитать стоимость локальной вычислительной сети.

 

1. Общая часть

 

1.1. Описание организации

 

Объектом проектирования является аграрная фирма “Троена”. Основным видом деятельности является сельское хозяйство.

Аграрная компания – это предприятие, которое специализируются на выпуске сельскохозяйственной продукции с целью ее продажи для получения прибыли. Агрофирма является юридически самостоятельным предприятием, имеет свой баланс, свою производственно-хозяйственную деятельность осуществляет в соответствии с планом экономического и социального развития.

Основные задачи агрофирмы:

это обеспечение пропорционального, сбалансированного развития и организационного единства всех подразделений предприятия;

увеличение производства сельскохозяйственной продукции и высококачественных продовольственных и непродовольственных товаров на базе внедрения достижений научно-технического прогресса;

развитие материально-технической базы хранения, переработки сельскохозяйственного сырья, улучшение снабжения населения продуктами, оказание платных услуг.

Под производством сельскохозяйственных товаров подразумевается выращивание растительных культур и животноводство.

К ним относятся производители: сельхозтехники; мясной и молочной продукции; масло и маслосодержащих продукций.

Многие организации, не выпускают сельхоз продукцию в чистом виде, но принимают активное участие в развитии рынка.

Для совместной работы сотрудников нужна локальная вычислительная сеть, которая должна обеспечивать транспортировку информации и обеспечивать возможность взаимодействия с глобальной сетью Internet.

 

1.2. Разработка ЛВС

 

В данной разработке подробно рассматривается ЛВС аграрной фирмы, имеющая следующее оборудование: 22 компьютерных рабочих места, 6 принтеров, 10 многофункциональных устройств (МФУ) и 1 сервер.

Локальная вычислительная сеть аграрной фирмы будет разрабатываться согласно плану помещения.

На основании плана помещения будет производиться расчёт расходного оборудования локальной сети. Кабель прокладывается по кабель-каналам и в определенных местах в скрытой кабельной системе потолка и пола. Серверная комната — помещение, занимаемое крупным телекоммуникационным и серверным оборудованием. Серверная комната является помещением специального назначения и соединяется с магистралями и считается средством обслуживания здания или кампуса, предназначенными для выполнения телекоммуникационных функций. Серверные помещения должны отвечать конкретным требованиям организации и оставлять достаточно места для повседневных изменений, а также последующих технологических разработок. Проекты отсека связи/серверной комнаты играют основную роль в определении производительности и эффективности сети.

 

2. Исследовательская часть

 

2.1. Анализ и выбор топологии сети

 

Local Area Network (LAN) — компьютерная сеть, сосредоточенная на относительно небольшой территории, ограниченной радиусом обычно в несколько километров (на пример: дом, школа, лаборатория, офис). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

Основные характеристики LAN:

• высокая скорость передачи данных;
• большая пропускная способность;
• низкий уровень ошибок передачи;
• использование качественных и хорошо защищенных линий связи (с ростом числа компьютеров стоимость может значительно увеличиться, поэтому LAN обычно содержат до нескольких десятков узлов);
• эффективный механизм управления обменом по сети;
• заранее ограниченное количество компьютеров.

WAN, в отличие от LAN, рассчитаны на неограниченное число абонентов, соответственно при конфигурации сети могут быть использованы не слишком качественные каналы связи, отсюда повышение числа ошибок и снижение пропускной способности.

Под топологией сети понимается описание ее физического расположения, а именно, как компьютеры соединены друг с другом в сети, и с помощью каких устройств входят в физическую топологию.

Топологическая структура сети делится на две основные категории: физическую и логическую.

Физическая топология описывает: схему прокладки кабеля, расположение узлов и взаимосвязи между ними. Физическая топология сети определяется возможностями устройств доступа, желаемым уровнем контроля и толерантности к ошибкам, а также стоимостью всех необходимых материалов, а логическая — движение сигнала между узлами в рамках заданной физической топологии.

Логическая топология описывает поведение сигнала в сети или путь, которым движутся данные в сети от одного устройства к другому, независимо от их физической взаимосвязи. В многих случаях логическая топология не совпадает с физической, в том числе и потому, что она может динамически изменяться в соответствии с изменениями в конфигурации маршрутизаторов и коммутаторов.

Полносвязной называется сеть, где каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. К полносвязной сети относится ячеистая топология (Mesh). Ячеистая топология (Mesh) соединяет все компьютеры попарно.

Сети ячеистой топологии используют значительно большее количество кабеля, чем любая другая топология, что делает их дороже. Кроме того, такие сети значительно сложнее устанавливать, чем другие топологии. Однако ячеистая топология устойчива к сбоям (fault tolerance). Устойчивость к сбоям заключается в способности работать при наличии повреждений. В сети с поврежденным сегментом это означает обход сегмента. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другим компьютером по сети, так что отдельный обрыв кабеля не приведет к потере соединения между любыми двумя компьютерами.

Существует несколько различных неполносвязных топологий. При конфигурации LAN в основном используются следующие: шина (Bus), кольцо (Ring), звезда (Star).

Другие топологии обычно являются комбинацией двух и более главных типов. Выбор типа физической топологии для сети является одним из первых шагов планирования сети. Выбор топологии основывается на множестве факторов, в число которых входят цена, расстояния, вопросы безопасности, предполагаемая сетевая операционная система, а также будет ли новая сеть использовать существующее оборудование, проводку и т. п.

Физическая топология «шина» (Bus), именуемая также линейной шиной (Linear Bus), состоит из единственного кабеля, к которому присоединены все компьютеры сегмента (Рисунок 3). Сообщения посылаются по линии всем подключенным станциям вне зависимости от того, кто является получателем. Каждый компьютер проверяет каждый пакет в проводе, чтобы определить получателя пакета. Если пакет предназначен для другой станции, компьютер отвергнет его. Соответственно, компьютер получит и обработает любой пакет на шине, адресованный ему.

Главный кабель шины, известный как магистраль (backbone), имеет на обоих концах заглушки (terminator) для предотвращения отражения сигнала. Без правильно установленных заглушек работа шины будет ненадежной или вообще невозможной.

Шинная топология представляет собой быстрейший и простейший способ установки сети. Она требует меньше оборудования и кабелей, чем другие топологии, и ее легче настраивать. Это хороший способ быстрого построения временной сети. Это обычно лучший выбор для малых сетей (не более 10 компьютеров).

Имеется несколько недостатков, о которых надо знать при решении вопроса об использовании шинной топологии для сети. Неполадки станции или другого компонента сети трудно изолировать. Кроме того, неполадки в магистральном кабеле могут привести к выходу из строя всей сети.

Топология «кольцо» (Ring) обычно используется в сетях Token Ring и FDDI (волоконно-оптических). В физической топологии Ring линия передачи данных фактически образует логическое кольцо, к которому подключены все компьютеры сети (Рисунок 4). В отличие от шинной топологии, которая использует конкурентную схему, чтобы позволить станциям получать доступ к сетевому носителю, доступ к носителю в кольце осуществляется посредством логических знаков — “маркеров” (token), которые пускаются по кругу от станции, к станции, давая им возможность переслать пакет, если это нужно. Это дает каждому компьютеру в сети равную возможность получить доступ к носителю и, следовательно, переслать по нему данные. Компьютер может посылать данные только тогда, когда владеет маркером.

Так как каждый компьютер при этой топологии является частью кольца, он имеет возможность пересылать любые полученные им пакеты данных, адресованные другой станции. Получающаяся регенерация делает сигнал сильным и позволяет избежать необходимости в применении повторителей. Так как кольцо формирует бесконечный цикл, заглушки не требуются. Кольцевая топология относительно легка для установки и настройки, требуя минимального аппаратного обеспечения.

Топология физического кольца имеет несколько недостатков. Как и в случае линейной шины, неполадки на одной станции могут привести к отказу всей сети. Поддерживать логическое кольцо трудно, особенно в больших сетях. Кроме того, в случае необходимости настройки и переконфигурации любой части сети придется временно отключить всю сеть.

Кольцевая топология даст всем компьютерам равные возможности доступа к сетевому носителю.

Все данные, которые посылает станция, направляются прямо на концентратор, который затем пересылает пакет в направлении получателя. Как и при шинной топологии, компьютер в сети типа «звезда» может пытаться послать данные в любой момент. Однако на деле только один компьютер может в конкретный момент времени производить посылку. Если две станции посылают сигналы на концентратор точно в одно время, обе посылки окажутся неудачными и каждому компьютеру придется подождать случайный период времени, прежде чем снова пытаться получить доступ к носителю. Сети с топологией Star обычно лучше масштабируются, чем другие типы.

Главное преимущество внедрения топологии «звезда» заключается в том, что в отличие от линейной шины неполадки на одной станции не выведут из строя всю сеть. В сетях с этой топологией проще находить обрывы кабеля и прочие неисправности. Это облегчает обнаружение обрыва кабеля и других неполадок. Кроме того, наличие центрального концентратора в топологии «звезда» облегчает добавление нового компьютера и реконфигурацию сети.

Топологии «звезда» присуще несколько недостатков. Во-первых, этот тип конфигурации требует больше кабеля, чем большинство других сетей, вследствие наличия отдельных линий, соединяющих каждый компьютер с концентратором. Кроме того, центральный концентратор выполняет большинство функций сети, так что выход из строя одного этого устройства отключит всю сеть.

Смешанной называется топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию.

Топология Дерево (Звезда-Шина).

Топология дерево представляет собой особый тип структуры, в которой многие соединенные элементы расположены как ветви дерева. Они, как правило, используются для организации компьютеров в корпоративной сети или информации в базе данных.

В древовидной топологии между любыми двумя связанными узлами может быть только одно соединение. Поскольку любые два узла могут иметь только одну взаимную связь, такая структура образует естественную родительски-дочернюю иерархию. Таким образом, в ней могут объединяться несколько звездообразных структур, что позволяет, например, если речь идет о сети, пользователям соединятся с большим количеством серверов.

Преимущества:

Гибкость. В древовидную топологию можно легко добавлять новые узлы (компьютеры), подключив к ней концентратор.

Данная конфигурация позволяет пользователям легко контролировать и управлять большой сеткой, ее очень легко перенастраивать.

Она очень масштабируема, потому что конечные узлы могут концентрировать в себе несколько подключений от новых узлов.

Подключение «точка-точка» к центральному концентратору на каждом промежуточном узле соответствует узлу в шинной топологии. Фактически, в древовидной топологии каждый компьютер подключен к концентратору, а также каждая часть сети подключена к главному кабелю.

Все компьютеры будут иметь лучший доступ к сети. Это фактически делает ее наиболее эффективным способом подключения нескольких компьютеров к одному дереву.

Надежность. В древовидной топологии другие иерархические сети не затрагиваются, если одна из них повреждена.

Поддерживается аппаратными и программными поставщиками. Она также поддерживается многими аппаратными и программными поставщиками, поэтому компоненты для конфигурации и обслуживания доступны на рынке.

Очень легко идентифицировать конкретную систему, а также подключиться к более крупной сетке.

Топология дерева также позволяет пользователям подключаться к нескольким серверами. Это фактически делает ее расширяемой и способной одновременно вместить множество компьютеров.

Поскольку древовидная топология включает несколько серверов, это поможет значительно уменьшить трафик независимо от количества компьютеров, находящихся в сети.

Недостатки и минусы:

Одна точка отказа. Если магистраль всей сети выходит из строя, то ее отдельные части не смогут взаимодействовать друг с другом.

В древовидной топологии имеется несколько точек подключения, что увеличивает затраты на кабели.

Такую топологию достаточно сложно настроить. Во-первых, большая сеть подразумевает большое количество подключений, во-вторых, структура подключения в реальной жизни может быть запутанной, и не всегда совпадать со схемой.

Длина сети ограничена типом кабеля. Таким образом, потребуется использовать высококачественные кабели для расширения, иначе сигнал не будет проходить.

Обслуживание. Подобные структуры нуждаются в постоянном мониторинге и обслуживании. Причина состоит в том, что большое количество точек подключения, подразумевает относительно регулярный выход из строя того или иного узла.

И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду. Существенное различие этих топологий состоит в том, что топология «звезда-кольцо» является более надежной в работе за счет наличия резервных каналов передачи данных.

Анализ всех основных топологий позволил констатировать, что для офисной сети аграрной фирмы наиболее подходящей топологией является «Звезда».

 

2.2. Анализ и выбор технологии сети

 

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения локальной вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями или сетевыми архитектурами локальных сетей.

Сетевая технология или архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.

Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.3/Ethernet.

В настоящее время эта сетевая технология наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий).

Большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”, а метод доступа CSMA/CD.

Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть.

Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.5/Token-Ring.

Сеть Token-Ring предполагает использование разделяемой среды передачи данных, которая образуется объединением всех узлов в кольцо.

Сеть Token-Ring имеет звездно-кольцевую топологию (основная кольцевая и звездная дополнительная топология). Для доступа к среде передачи данных используется маркерный метод (детерминированный маркерный метод).

Стандарт поддерживает витую пару (экранированную и неэкранированную) и оптоволоконный кабель. Максимальное число узлов на кольце — 260, максимальная длина кольца — 4000 м. Скорость передачи данных до 16 Мбит/с.

Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.4/ArcNet.

В качестве топологии локальная сеть ArcNet использует “шину” и “пассивную звезду”. Поддерживает экранированную и неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель.

В сети ArcNet для доступа к среде передачи данных используется метод передачи полномочий. Локальная сеть ArcNet — это одна из старейших сетей и пользовалась большой популярностью. Среди основных достоинств локальной сети ArcNet можно назвать высокую надежность, низкую стоимость адаптеров и гибкость.

Основным недостаткам сети является низкая скорость передачи информации (2,5 Мбит/с). Максимальное количество абонентов — 255. Максимальная длина сети — 6000 метров.

Сетевые технологии локальных сети FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

FDDI – стандартизованная спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/с. Эта технология во многом базируется на архитектуре Token-Ring и используется детерминированный маркерный доступ к среде передачи данных.

Максимальная протяженность кольца сети – 100 км. Максимальное количество абонентов сети – 500. Сеть FDDI — это очень высоконадежная сеть, которая создается на основе двух оптоволоконных колец, образующих основной и резервный пути передачи данных между узлами.

В данном проекте локально вычислительной сети будет использоваться технология FastEthernet, в частности стандарт 100BASE-TX. Данный стандарт технологии FastEthernet позволяет создавать гибкие и быстрые локальные сети на основе витой пары 5-ой категории, строить сети по топологии «звезда», поддерживает скорость передачи до 100 Мбит/с и максимальную длину кабеля 100 метров до концентратора.

 

2.3. Анализ и выбор линии связи

 

Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель (набор проводов, изолированных и защищённых оболочкой). Кабель имеет физические разъёмы.

Кроме кабеля физической средой передачи данных может быть земная атмосфера или космическая пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи можно разделить на три группы:

• коаксиальный кабель;
• витая пара;
• оптическое волокно.

Коаксиальный кабель (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть «соосный»), также известный как коаксиал (от англ. coaxial), — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов. Изобретён и запатентован в 1880 году британским физиком Оливером Хевисайдом.

Коаксиальный кабель состоит из:

(A) — оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

(B) — внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

(C) — изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;

(D) — внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности.

Для работы с коаксиальным кабелем используется несколько разъемов разного типа:

BNC-коннектор. Устанавливается на концах кабеля и служит для подключения к T-коннектору и баррел-коннектору.

BNC T-коннектор. Представляет собой своего рода тройник, который используется для подключения компьютера к основной магистрали. Его конструкция содержит сразу три разъема, один из которых подключается к разъему на сетевой карте, а два других используются для соединения двух концов магистрали.

BNC баррел-коннектор. С его помощью можно соединить разорванные концы магистрали или доточить часть кабеля для увеличения радиуса сети и подключения дополнительных компьютеров и других сетевых устройств.

BNC-терминатор. Представляет собой своего рода заглушку, которая блокирует дальнейшее распространение сигнала. Без него функционирование сети на основе коаксиального кабеля невозможно.

Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Состоит из четырех пар особо скрученных в спираль покрытых изоляцией проводков. Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом.

Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной оплётки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

неэкранированная витая пара (англ. UTP — Unshielded twisted pair) — без защитного экрана;

фольгированная витая пара (англ. FTP — Foiled twisted pair), также известна как F/UTP) — присутствует один общий внешний экран в виде фольги;

экранированная витая пара (англ. STP — Shielded twisted pair) — присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки;

фольгированная экранированная витая пара (англ. S/FTP — Screened Foiled twisted pair) — внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке;

незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP — или с англ. Screened Foiled Unshielded twisted pair). Отличие от других типов витых пар заключается в наличии двойного внешнего экрана, сделанного из медной оплётки, а также фольги.

На данный момент в локальных сетях (стандарт Gigabit Ethernet 1000BASE-T) используется кабель типа UTP, состоящей из 8 жил. Для работы с кабелем витая пара используется разъем типа 8P8C (8 Position 8 Contact), называемый RJ-45.

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединён с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

В зависимости от структуры проводников — кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы и называется жила-монолит, а во втором — из нескольких и называется жила-пучок.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъёмы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.

В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает большим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord), соединяющих периферию с розетками.

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Кабели на базе оптических волокон используются в волоконно-оптической связи, позволяющей передавать информацию на большие расстояния с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. Скорость передачи данных по оптоволокну крайне высока, а кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами, соединенными оптоволокном, может достигать 100 километров.

Основное применение оптические волокна находят в качестве среды передачи на волоконно-оптических телекоммуникационных сетях различных уровней: от межконтинентальных магистралей до домашних компьютерных сетей. Применение оптических волокон для линий связи обусловлено тем, что оптическое волокно обеспечивает высокую защищенность от несанкционированного доступа, низкое затухание сигнала при передаче информации на большие расстояния и возможность оперировать с чрезвычайно высокими скоростями передачи.

Выбор кабельной системы зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации.

Применение оптоволокна в локальных сетях ограничено двумя факторами. Хотя сам оптический кабель стоит относительно недорого, цены на адаптеры и другое оборудование для оптоволоконных сетей достаточно высоки. Монтаж и ремонт оптоволоконных сетей требует высокой квалификации, а для оконцовки кабеля нужно дорогостоящее оборудование. Поэтому оптоволоконный кабель применяется в основном для объединения сегментов больших сетей, высокоскоростного доступа в интернет (для провайдеров и крупных компаний) и передачи данных на большие расстояния.

Исходя из этих требований, в данном проекте локально вычислительной сети будет использоваться кабель «витая пара» категории 5е. Она способна передавать данные со скоростью 100 Мбит/с при использовании четырех пар проводников, максимальная длина кабеля 100 метров.

Будет использоваться стандарт 1000BASE-T Ethernet с 4 парами проводников. По стандарту максимальная частота передаваемых сигналов для кабелей категорий 5e — 100 МГц.

 

2.4. Анализ и выбор сетевого оборудования

 

Сетевой коммутатор (switch) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне сетевой модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых неизвестен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Принцип работы коммутатора состоит в следующем. При получении данных от сетевого устройства он просматривает таблицу с MAC адресами и определяет, к какому Еthernet порту подключено устройство, на которое требуется переслать информацию. При этом другие компьютеры не используются в передаче.

Рассмотрим основные отличия концентратора и коммутатора:

HUB разветвляет сигнал и передает его всем устройствам, входящим в локальную сеть, а свитч — направляет его непосредственно адресату.

Так как сигнал передается всем устройствам, а не только тем, кому оно предназначено, то локальная сеть, построенная на сетевом концентраторе, работает намного медленнее, чем на свитче.

Данные, передаваемые по локальной сети, созданной с помощью хаба особенно уязвимы перед вредоносным программным обеспечением.

Организованная через сетевой концентратор сетка не нуждается в тонкой настройке сетевых карт, а построенная на свитч — нуждается.

Стоимость сетевого концентратора немного меньше, чем цена свитч.

В результате работа коммутатора повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Существует три разновидности коммутатора: неуправляемые, управляемые и настраиваемые.

Неуправляемый сетевой коммутатор – это устройство 2 уровня OSI. Используется в маленьком офисе или дома. Такие гаджеты не требуют настройки. Для работы их нужно только соединить с компьютерами сетевым кабелем. Это самые дешевые устройства.

Управляемые свитчи работают на 3 уровне OSI. Настраиваются эти гаджеты через WEB интерфейс. Здесь можно задать различные параметры, например приоритеты устройств, параметры сети и другие. Эти гаджеты, чаще всего, используются в офисах больших компаний. Управляемые коммутаторы дороже неуправляемых.

Настраиваемые свитчи по функциональности уступают управляемым, но превосходят неуправляемые. Они поддерживают некоторые настройки, например VLAN.

Свитчи имеют достаточно много параметров, на которые нужно обратить внимание.

Количество портов коммутатора определяет, сколько единиц оборудования можно подключить. Оборудование, у которого от 15 до 52 портов, предназначено для офиса. Кроме количества портов, следует также обратить внимание на их скорость. Современные гаджеты могут работать на скорости 100 или 1000 Мбит/с.

Энергосберегающие коммутаторы способны следить за активностью подключенных устройств. Когда они выявляют неактивный сетевой порт, то переводят его в спящий режим. По заявлению производителей, данная функция способна сохранить до 80% электрической энергии.

VLAN требуется для разграничения сегментов локальной сети. С помощью этой функции можно создать отдельные участки для отделов или филиалов фирмы.

Коммутатор может передавать данные в трех режимах. Они отличаются друг от друга уровнем надежности и временем ожидания.

В режиме Cut-Through или как он еще называется сквозной, коммутатор считывает из приходящих данных только адрес получателя и отправляет информацию без проверок. При этом время ожидания наименьшее, но появляется вероятность передачи информации с ошибками.

В режиме Store and Forward (еще называется промежуточный) свитч проверяет все данные на наличие ошибок, и только после этого передает информацию получателю. В данном режиме время ожидания максимальное.

Следующий режим называется Fragment-Free или бесфрагментарный. Он имеет признаки обеих описанных режимов. Switch считывает адрес получателя и первые 64 байта, которые анализирует на ошибки. Затем информация уходит адресату.

Условия передачи информации в сети меняются. Поэтому полезной функцией свитча является способность менять режим работы в зависимости от обстоятельств.

Маршрутизатор или роутер имеет более продвинутые возможности по сравнению с сетевым коммутатором. Он может не только управлять трафиком, но и умеет объединять сети с различными архитектурами. Например, он может объединить Ethernet и WAN, для обеспечения доступа к Интернет. При этом маршрутизатор будет выполнять еще и обязанности межсетевого экрана.

Маршрутизатор — это физическое сетевое устройство, которое облегчает и устанавливает соединение между локальной сетью и Интернетом путем передачи информации в сети с пакетной коммутацией и из них [1]. Он выполняет эту функцию посредством анализа заголовка пакета данных, который содержит IP-адрес назначения пакета [2]. На основе пакета данных маршрутизатор определяет наиболее эффективный маршрут к адресу назначения. Проще говоря, маршрутизатор маршрутизирует информацию между подключенными сетями.

Эти устройства устанавливают соединение на 4-ом (транспортном) уровне, при этом верхние уровни сети (5, 6 и 7) должны быть одинаковы. Они обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса, так как могут выполнять “интеллектуальные” функции:

• выбор наилучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети;
• управление балансированной нагрузкой в сети путем равномерного распределения потоков данных;
• защиту данных;
• буферизацию передаваемых данных; различные протокольные преобразования.

Такие возможности маршрутизаторов особенно важны при построении базовых сетей крупных организаций.

Различные протоколы маршрутизации, к которым применяются динамические маршрутизаторы, включают следующее [5]:

Border Gateway Protocol (BGP) (Протокол пограничного шлюза) — Этот протокол зависит от пограничных маршрутизаторов. Информация о маршрутизации передается между пограничными маршрутизаторами между сетями для обновления экономичности доступных маршрутов для пакетов данных [6]. Направляя данные в автономные системы, каждый маршрутизатор может обновлять свою таблицу маршрутизации.

Enhance Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) — Усовершенствованный вариант протокола маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP) — это улучшенный вариант IGRP. В основном он основан на постоянном обмене данными между соседними маршрутизаторами, так как каждый маршрутизатор имеет копию соседних таблиц маршрутизации.

Exterior Gateway Protocol (EGP) (Протокол внешнего шлюза) — Это набор стандартов и руководящих принципов для обмена данными между соседними маршрутизаторами в автономных сетях. Часто он применяется интернет-маршрутизаторами для обновления таблиц маршрутизации [7].

Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) (Протокол маршрутизации внутренних шлюзов) — состоит из 2 основных протоколов IGRP, которые широко используются в отрасли [8]:

Open Shortest Path First (OSPF) — Данный протокол предназначен для перемещения трафика и передачи данных в рамках большой автономной сети. Любые изменения или новые данные в таблице маршрутизации автоматически распространяются на другие сетевые маршрутизаторы OSPF [9]. Эта система позволяет легко определить наиболее эффективный маршрут передачи данных.

Информационный протокол маршрутизации (RIP) — Еще одним типом IGP является протокол RIP. Маршрутизатор распределяет данные таблицы маршрутизации по соседним маршрутизаторам с интервалом в 30 секунд [10]. Это автоматически поддерживает таблицы маршрутизации в актуальном состоянии.

В дипломном проекте в качестве центральной точки в топологии «Звезда» офисных помещений будет использоваться сервер и 24-портовый коммутатор D-LINK DGS-1100-24V2.

Большим компаниям необходимы серверы, выполняющие сразу несколько задач, для этого сервер должен быть достаточно мощным. Так как многие компании хранят большие массивы информации им необходимо использовать файловый сервер. Для выполнения этих функций я выбрал стоечные серверы.

Стоечные серверы, по своему оснащению не отличаются от многих башенных серверов: они оснащаются сокетами для нескольких процессоров, большим количеством слотов под оперативную память и большим пространством для хранения данных.

Он оснащен 4-ядерным процессором Intel Xeon с частотой в 3.4 ГГц, Количество слотов памяти 4, что эквивалентно 64 ГБ общего объема, установлено ОЗУ 4×16 Гб. Можно установить до 4 дисков форм-фактора 3,5 дюйма, установлено HDD 4×1 Тб. Присутствует встроенный RAID-контроллер H330 который поможет повысить производительность и надежность сервера. Сервер также поддерживает RAID 0, RAID 1, RAID 5 и RAID 10, присутствует горячая замена HDD. Сетевой интерфейс 1G 2P – 2 гигабитных порта. Монтаж в стойку 1 юнита. Помимо хороших параметров сервер обладает пятилетней гарантией от производителя, что становится весомым аргументом в выборе данного сервера

Данная локальная сеть состоит из 22 компьютеров. Центральным узлом должен быть коммутатор, обладающий не менее 24 портами и отвечающий определенным характеристикам.

Мной был выбрал коммутатор D-LINK DGS-1100-24V2 (Рисунок 13) относящийся к управляемому типу 2 уровня, что позволяет регулировать параметры локальной сети согласно предпочтениям системного администратора при помощи web-интерфейса и таким образом повысить ее эффективность и безопасность.

Для обеспечения защиты оборудования от отключения питания основного источника и перепадов напряжения в сети необходимо подобрать надежный источник бесперебойного питания (ИБП), обеспечивающий мощность равную суммарной мощности подключенного оборудования плюс не менее 30% от этого числа.

ИБП APC Smart-UPS SUA1000RMI (Рисунок 15) обеспечит необходимую мощность с запасом. Обладает современными защитами, такими как: защита от перегрузки, от высоковольтных импульсов, от короткого замыкания, фильтрация помех, защита локальной сети и телефонных линий. Позволяет осуществлять управление через интерфейс RS-232 и USB.

Данный ИБП относится к типу с двойным преобразованием. Режим двойного преобразования (On-line режим) заключается в преобразовании входящего переменного тока в постоянный и обратно с помощью инвертора. Благодаря этому при пропадании входного напряжения не нужно переключаться на питание от аккумуляторов, так как аккумуляторы включены в сеть постоянно, что позволяет избежать внезапного отключения оборудования.

Для обеспечения доступа из нашей локальной сети в глобальную следует подобрать стоечный маршрутизатор, осуществляющий функцию межсетевого экрана.

---

1   2